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呼和浩特双向dcdc电源的工作作用是什么(附配置清单)

发布时间: 作者: 电力电子研发总工 分类:电源技术知识库

呼和浩特位于内蒙古中部,冬季气温低,昼夜温差大,风电和光伏装机规模持续增加,乳品加工、数据中心、通信基站、电动重卡等场合对直流电源变换设备有明确要求。双向DC-DC电源可以在两个方向传递电能,一侧连接储能电池、超级电容或者低压直流母线,另一侧连接高压直流环节或者负载母线,既能给电池充电,也能让电池向母线放电。山东运电气有限公司在内蒙古承接储能与直流供电项目多年,下面把这类电源在呼和浩特的实际作用、配置清单和技术参数列出来。

一、呼和浩特双向DC-DC电源的工作作用

1. 储能电池充放电的双向切换

呼和浩特的电网侧储能和用户侧储能项目中,电池组电压与直流母线电压往往不在同一等级。双向DC-DC电源在充电方向把母线电能降到电池组需要的电压,在放电方向把电池组电能升到母线电压。一套设备完成两个方向的变换,省去充电机和放电变流器两套装置,机柜数量和接线点减少。

2. 母线电压的稳定与匹配

乳品厂的包装线、数据中心的直流供电系统、通信基站的直流屏,母线电压会随负载投切出现波动。双向DC-DC电源通过闭环控制调节占空比,把母线电压维持在设定范围内。负载突增时电池通过该电源向母线补电,负载突降时多余电能回充电池,母线电压不会出现大幅起落。

3. 风电与光伏的消纳调度

呼和浩特周边风电场和光伏电站出力受天气明显,中午光伏出力高,夜间风电出力高。双向DC-DC电源与储能电池配合,把超出负荷的电能存进电池,在出力不足时把电能送回直流母线。设备支持并机运行,功率可以按项目规模组合。

4. 低温条件下的启动与运行

呼和浩特冬季最低气温可以降到零下三十摄氏度附近,电池在低温下内阻上升,可用容量下降。双向DC-DC电源在低温环境下按照设定的电流曲线给电池充电,充电电流从小到大逐步抬升,避免低温大电流充电对电池造成损伤。设备本身的工作温度范围覆盖零下四十摄氏度到零上七十摄氏度,机柜内部配置加热和温控回路。

5. 电动重卡与矿卡的能量回收

呼和浩特周边煤矿、电厂、物流园区使用的电动重卡和宽体矿卡,在制动和下坡时电机转为发电状态。双向DC-DC电源把制动产生的电能从电机侧变换到动力电池侧,完成能量回收。车辆加速时电能从电池流向电机控制器,方向由主控板根据整车指令切换。

6. 数据中心与通信基站备电

和林格尔新区数据中心集群以及周边通信基站,对供电连续性要求高。双向DC-DC电源接在直流母线与蓄电池组之间,市电正常时给电池充电,市电中断时电池通过该电源向负载供电。设备具备均充、浮充两种充电模式,与电池管理系统通过CAN总线交换电压、电流、温度数据。

二、双向DC-DC电源工作作用对照

工作作用 具体内容 对应场景
双向电能传递 充电方向降压,放电方向升压,方向由主控板切换 电网侧储能、用户侧储能
电压等级匹配 电池组电压与直流母线电压不一致时完成变换 数据中心直流供电、通信基站
母线电压稳定 负载投切时维持母线电压在设定范围 乳品厂生产线、直流屏
充放电曲线控制 恒流、恒压、恒功率三种模式按设定切换 磷酸铁锂、钛酸锂储能系统
低温充电管理 充电电流逐步抬升,配合加热回路工作 呼和浩特冬季室外机柜
制动能量回收 制动电能由电机侧变换到动力电池侧 电动重卡、宽体矿卡
并机扩容 多台设备并联运行,功率按需组合 大型储能电站

三、双向DC-DC电源配置清单

以下清单以额定功率一百千瓦、直流母线七百五十伏、电池侧六百伏的常用规格为例,实际配置随项目电压等级和功率等级调整。

序号 部件名称 规格参考 数量 功能
1 功率模块 IGBT模块或碳化硅MOSFET模块,[1]耐压一千二百伏 按功率配置 完成电能变换与方向切换
2 主控板 数字信号处理器加现场可编程门阵列 1块 采样、运算、发波、保护逻辑
3 驱动板 带隔离电源与短路保护 与功率模块配套 驱动功率器件并回传故障信号
4 高频电感 铁硅铝磁芯或纳米晶磁芯 按拓扑配置 储能与滤波
5 直流支撑电容 薄膜电容,耐压一千伏以上 按母线配置 吸收纹波,稳定母线
6 电流传感器 霍尔式或分流器式 2套以上 采集电池侧与母线侧电流
7 电压采样板 隔离采样,精度千分之五 2套 采集两侧电压
8 直流接触器 额定电流按最大工作电流选取 2只 两侧回路投入与切除
9 熔断器 快速熔断型 2只 短路保护
10 散热系统 风冷散热器或液冷板 1套 功率器件散热
11 温控回路 加热片与风扇组合 1套 低温启动与机柜温度控制
12 通信接口 CAN总线、RS485、以太网 各1路以上 与电池管理系统、上位机通信
13 人机界面 触摸屏,显示电压电流功率 1块 本地参数设置与状态查看
14 机柜 冷轧钢板,防护等级IP54 1台 承载与防护

四、技术参数参考

参数名称 参考范围
额定功率 十千瓦到五百千瓦,可并机扩展
母线侧电压 二百伏到一千伏
电池侧电压 一百伏到九百伏
最高效率 百分之九十七以上
开关频率 二十千赫到五十千赫
冷却方式 风冷或液冷
防护等级 IP20到IP54
工作温度 零下四十摄氏度到零上七十摄氏度
通信方式 CAN、RS485、以太网
绝缘等级 按项目要求做耐压试验

五、呼和浩特项目选型时需要核对的内容

电池组的最高充电电压和最低放电电压要与电源的电压范围对应。母线侧的最大电流决定接触器、熔断器和母排的规格。室外机柜要核对加热功率与当地极端低温的匹配情况。并机运行的台数决定通信地址和均流方式的设置。海拔高度超过两千米的项目要核对降额曲线。安装位置在风沙较大区域时,进风口要加装滤网并定期清理。

六、供货与技术支持

山东运电气有限公司提供双向DC-DC电源的整机、功率模块、主控板、驱动板以及配套电感和电容,承接呼和浩特及内蒙古其他地区的储能、直流供电、电动重卡充电项目。设备价格随功率等级、电压等级、冷却方式、通信接口和防护等级变化,具体报价请拨打网页上显示的电话进行沟通,技术人员根据项目参数给出配置方案和图纸。

参考文献

  1. IGBT模块 — 来源:百度百科

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电力电子研发总工

电源行业多年,专注稳频稳压电源、逆变电源、储能PCS、电池 SOC均衡系统、特种电源等电力电子产品整体研发与技术管理工作。精通模拟数字电路、功率变换拓扑、磁性器件、电池管理、电磁兼容、软硬件一体化设计。 1、深耕电力电子电源领域,具备电源产品从方案、研发、测试到量产全栈经验 2、精通逆变、稳频稳压、储能 PCS、电池 SOC 均衡等功率变换系统设计 3、熟悉功率拓扑、嵌入式控制算法、热设计、电磁兼容、可靠性设计 4、兼具技术研发能力 + 团队管理能力,擅长重大项目技术总负责 5、熟悉工业、储能、军工特种电源行业标准,主导多款电源产品产业化落地

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