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。
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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
- IGBT模块 — 来源:百度百科
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