Сравнение характеристик трёх типов систем выпрямления для электролиза

a. Многопульсная тиристорная система выпрямления: обеспечивает относительно близкие к идеалу гармоники тока и напряжения за счёт технологии выпрямления с однократным фазовым сдвигом при использовании одной 12-пульсной или 24-пульсной системы. В одиночной 12-пульсной системе гармоники тока составляют от 12% до 14%, а гармоники напряжения — около 1,2%. В одиночной 24-пульсной системе гармоники тока снижаются до 5–6%, а гармоники напряжения уменьшаются до 0,9%. Многопульсная тиристорная система выпрямления включает устройства регулирования напряжения под нагрузкой (РПН) в выпрямительном трансформаторе, что позволяет удобно регулировать напряжение на стороне вентилей. Данная система поддерживает коэффициент мощности не менее 0,95 и КПД свыше 98,5%. Для многопульсной тиристорной системы выпрямления доступны различные конфигурации трансформаторов, в том числе: 6-пульсная схема на основе трёхфазного пятистержневого трансформатора с двойной звездой, 6-пульсная трёхфазная схема с двойной звездой и уравнительными реакторами, 12-пульсная схема с фазовым сдвигом «звезда–треугольник» на стороне вентилей, 24-пульсная схема с фазовым сдвигом на стороне сети в сочетании с фазовым сдвигом «звезда–треугольник» на стороне вентилей, а также 24-пульсная схема с регулированием автотрансформатором на стороне сети.

b. Трёхфазная мостовая диодная система выпрямления + система прерывания на IGBT: коэффициент мощности может достигать 0,96 и выше, КПД превышает 98,5%. Выпрямительный трансформатор имеет простую конструкцию и обычно не оснащается РПН, что делает это решение зрелым, надёжным и экономически выгодным. Оно удовлетворяет текущим требованиям электролизёров ALK производительностью 500–1000 Nm3/h и электролизёров PEM производительностью 200–500 Nm3/h.

c. Решение с трёхфазной мостовой IGBT PWM-выпрямительной системой + прерыванием DC/DC: схема PWM-выпрямления обеспечивает гармоники тока ниже 3%, коэффициент мощности выше 0,99 и КПД свыше 99,0%. Выпрямительный трансформатор имеет простую конструкцию и, как правило, не требует РПН. Решение подходит для производства водорода в диапазоне 500–1000 Nm3/h для электролизёров ALK и 200–500 Nm3/h для электролизёров PEM. Оно применимо к сценариям получения водорода из возобновляемых источников энергии, таким как фотоэлектрическая и ветровая генерация, где источник питания нестабилен. Однако в настоящее время оно отличается более высокой стоимостью и меньшей экономической эффективностью.