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Backup Power with a 48V DC Generator

48V DCジェネレーターを備えたバックアップ電源

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Könner&Söhnen®パワー機器による記事2023年8月9日

DC-Generator KS 48V-DCを使用したバックアップパワーソリューション

現代社会は、柔軟性と再生可能エネルギーに向かって動きます。

バッテリーを備えたパワーアイランドソリューションと電源システムは、ますます一般的になりつつあります。私たちは現在、バッテリーと蓄積者の製造に急速な変化を経験しており、日常生活にますます影響を与えています。

電力貯蔵装置は、さまざまな電源システムの一部になりつつあります。太陽系、風力タービン、電気自動車、充電式バッテリーを備えた家電製品、UPSSを備えたコンピューターシステム、通信、監視システムなどには、長期バッテリーが装備されています。

バッテリーは、ACまたはDC電源のいずれかから充電されます。ただし、AC電圧は最初に修正する必要があります。これは、それ自体が高出力レベルでの技術的な問題です。

ほとんどのAC/DC充電器とインバーターの充電モジュールには、パルス電力消費があり、それらのほとんどはバッテリーストレージデバイスにパルスされた方法で充電されています。

充電器の現在の消費(緑)

バッテリーの充電電流(緑)

主電圧は黄色で表示されます。電力補正なしの充電器または充電モジュールの場合、正弦波の最大値のみが消費されます。

パルス電流消費量の力率は0.5-0.6であり、これは高速出力を引き起こします。パブリックパワーグリッドから動作する場合、いくつかの電力消費者が並行して走行し、互いにバランスをとるため、問題が少なくなります。

ただし、ACジェネレーターを使用する場合、さまざまな技術的な問題が発生します。つまり、発電機の公称電力の半分以上を使用することはできず、脈拍のような電流消費によって引き起こされる高調波に対して回路を安定化するために測定する必要があります。

実際には、多くの場合、充電器の不安定な動作や、過熱巻き、電圧レギュレーターの破損、インバーターモジュールなどの発電機の損傷さえもつながります。

充電モジュールは電圧を歪め、供給される電力消費者に影響を与えるため、従来の発電機はUPSまたはインバーターのバックアップ電源として使用してはなりません。インバーター技術を備えたジェネレーターはこれに適していますが、パフォーマンスの制限を考慮する必要があります。

DCジェネレーター バッテリーストレージのエネルギー源として、別の方法で問題を解決し、その意味で多くの利点があります。

KS 48V-DCは、バッテリーまたは48Vバスバーに直接接続され、充電コントローラーを備えたソーラーフィールドや風力タービンなどの他の直接電流源と同じ機能を実行します。

ソーラーチャージコントローラーを介してバッテリーを充電することは、インバーターの消費電力に応じて複雑です。

左側の画像では、インバーターから家に動力を供給するための電力が描かれていません。右側の画像では、パルスで描かれて正弦波を作成します。

DCジェネレーターには複数の巻線と電子制御があり、出力電流がはるかにスムーズになります。これは、40Aおよび70A電流(RMS値)でのLifePo₄バッテリー(極端なケース)の充電電流(緑)が次のように見える方法です。

DCジェネレーター出力電圧リップルは非常に低いため、LifePo₄バッテリーで電流リップルを充電する可能性があります。充電電流が増加すると、バッテリー独自の電圧と発電機の電圧の差が増加し、充電電流のリップルが減少する可能性があります。

バッテリーを充電するためのDCジェネレーターは、あらゆる観点からの優れたソリューションであり、場合によっては、代替品があったとしても、より良いものはありません。

たとえば、バックアップ電源機能を備えたオングリッドインバーターとDCバッテリーストレージを使用すると、パブリックグリッドの代わりにACジェネレーターを使用する方法はありません。このような発電機は電源フィードバックによって損傷を受ける可能性があるためです。直接電流貯蔵は、直接電流源からのみ充電できます。

Könner&Söhnenは、常にお客様に優れたソリューションを提供できることに取り組んでいます。信頼できる電源は非常に重要であり、Könner&SöhnenのDCジェネレーターはこれにおいて重要な役割を果たすべきです。

KS 48V-DC直接電流発電機は、48-54V範囲と作業電圧範囲が重複する48Vバッテリーストレージ用に特別に開発されています。

これは、最も一般的なバッテリーのパラメーターです。

電荷の状態
SOC、%

電圧
 lifepo₄
(16x3.2V)

電圧
 lifepo₄
(15x3.2V)

電圧
liion
(14x3.7V)

電圧
liion
(13x3.7V)

電圧
AGM
(4x12V)

電圧
blei-säure
(4x12V)

100

54.4

51.0

58.0

53.9

52.0

50.4

90

53.2

49.9

56.7

53.1

51.0

50.0

80

53.0

49.7

55.4

51.9

50.0

49.7

70

52.8

49.5

54.1

50.7

49.2

49.3

60

52.6

49.3

52.8

49.5

48.6

48.8

50

52.5

49.2

51.5

48.3

48.2

48.2

40

52.3

49.1

50.2

47.1

47.8

47.6

30

52.0

48.8

48.9

45.8

47.2

47.0

20

51.6

48.4

47.6

44.6

46.6

46.3

10

48.0

45.0

46.3

43.4

46.0

45.2

 

最大充電電圧、推奨電流および使用可能な容量など、そのようなパラメーターに注意を払うことが不可欠です。

充電
パラメーター、
マックス

 lifepo₄
16セル
(16x3.2V)

 lifepo₄
15セル
(15x3.2V)

liion
14セル
(14x3.7V)

liion
13セル
(13x3.7V)

AGM
4つのバッテリー
(4x12V)

blei-säure
4つのバッテリー
(4x12V)

電圧、
v

57.6

54.0

58.0

53.9

58.0

57.2

現在、
c

1.0

1.0

0.5

0.5

0.2

0.2

使用可能
容量、 %

90-100

90-100

90-100

90-100

50-80

50

KS 48V-DCの最大出力電圧は、AGMおよび鉛蓄電池であっても、過充電が発生しないように選択されます。これはトリクル充電の領域にあり、発電機が数時間実行されてもバッテリーを損傷することはできません。

48Vバスバーの電圧が57Vに上昇する場合(たとえば、他のDC電源が原因)、モードに関係なく発電機はすぐに停止します。

リチウムバッテリーにはBMSコントローラーが装備されているため、過充電を防ぎます。

48〜54Vの電圧範囲は、ほとんどの48Vバスバーに適合します。発電機から48Vバスバーへのケーブルの電圧低下も考慮する必要があります。これは、現在の強度に応じて0.5-1.0Vです。

KS 48V-DCは、IU特性を備えた充電器や充電モジュールのように機能します。

48Vバスに接続された他のDCソースと同じ機能を実行し、必要に応じてシステムに電力を供給します。

既存の自動制御モードまたは外部制御モードを使用して、異なる関数アルゴリズムを実装できます。自動制御モードと外部制御モードを選択する場合、提供されるシステムの特別な機能を考慮する必要があります。発電機が実行されており、48VバスのDC電源の唯一のソースである場合、出力電圧がバッテリー電圧をわずかに上回るため、事実上すべての電源を引き継ぎます。

平均エネルギー要件が発電機の公称電力の50%を超えている場合(たとえば、電気通信システム)、いくつかのKS 48V-DCを使用して電力を増加させることをお勧めします。

接続されたDCジェネレーターの総定格電力は、接続された電力消費者の平均消費電力の少なくとも2倍高くなければならないため、長期的には中断のない運用が保証されます。たとえば、DCジェネレーターの半分は実行できますが、残りの半分は冷却、サービス、または燃料補給を行うことができます。

自動モードでは、そのようなシステムも自己規制されます。発電機の開始電圧のわずかな偏差でさえ、最初の発電機が最初に開始し、1番目の発電機のみの出力だけでは不十分な場合にバッテリー電圧が低下し続けると、他の発電機が登場することを意味します。アクティブジェネレーターの1つの出力電流が20Aを下回ると、30秒以内にオフになり、他の発電機が実行され続けます。

他の直接的な電流源が48Vバスバー(インバーターまたはUPSの充電モジュール、AC/DCコンバーター、PVモジュールまたは風力タービンの充電コントローラーなど)でアクティブになり、電源を部分的または全面的に引き継ぐ場合、KS 48V-DCでの電流は、自動モードで発生します。いくつかのKS 48V-DCが並行して実行される場合、それらは次々とオフになり、現在の消費が20aを超える場所で実行を続けているもののみが実行されます。

これにより、エンジンは低負荷ではなく経済的速度範囲で動作するため、燃料を節約します。

外部制御モードでは、KS 48V-DCは、57Vで発電機をオフにする過電圧保護を除き、外部の電位のない「ドライ」コンタクトを介してオンとオフのみに切り替えられます。

手術  自動モードで

自動モードの発電機は、供給されるバッテリーの電圧を監視し、47.5-48Vの低い電圧値に到達すると自動的に起動します。反応時間約5秒。

発電機は、最大53.5-54Vの電圧と最大70-75aの電流でバッテリーを充電し、電圧が53.5-54Vに達し、充電電流が20a未満になるとすぐにオフになります。反応時間は約30秒。

発電機は、バッテリー電圧に関係なくいつでもスタートボタンを押すことで開始できますが、現在の抽選が20aを下回ってから30秒以内に停止します。

緑色の信号ランプ(動作ディスプレイ)は、電流の引き分けが20aを超え、電流が20aを下回ると点滅すると継続的に点灯します。

それぞれのケースの電力消費が技術的に20A(48Vバスバー)を下回ることはない場合、ジェネレーターが継続的に実行されないように外部制御モードを使用する必要があります。

外部制御モードでの操作

外部制御モードのジェネレーターは、コントロール端子接点を閉じて開始され、それらを開くことで停止します。このモードにより、発電機は、潜在的な「ドライ」コンタクトを持つデバイスの外部制御により、異なるバッテリーストレージシステムに最適に適合させることができ、発電機のアプリケーションの範囲を大幅に拡張できます。コントロール端子接点間のジャンパーを使用すると、ロータリースイッチがオンの位置に変わり、オフ位置にあるときに停止するとすぐに発電機が起動します。このような使用は、バッテリー電圧に関係なく発電機を手動で開始および停止できるようにするために推奨されます。

多くのデバイスには、潜在的な「ドライ」コンタクト(インバーター、UPSS、BMSコントローラー付きのバッテリー、バッテリーモニター、タイムリレーなど)が装備されており、これにより、ジェネレーター使用のすべての可能なアルゴリズムを実装できます。

過電圧と過負荷保護

供給される48Vバスバーまたはバッテリーの電圧が57V以上に上昇する場合、何らかの理由で上昇すると、発電機はすぐにオフになります。

発電機の出力電圧は、最大電流を超えて48V未満になると低下しますが、低すぎると短絡として認識され、発電機はすぐにオフになります。

赤が最大電流で充電中にライトアップするのは正常です。これは、発電機の最大出力電流に到達したことを意味します。

低燃料またはエンジンオイルの場合の保護

燃料が使い果たされると、エンジンが停止します。

オイルレベルが低すぎる場合(黄色のLEDが点灯します)、エンジンはすぐに停止します。

開始条件が満たされている場合(自動モードではバッテリー電圧が47.5-48V未満または外部制御接点が外部制御モードでは短絡しています)、エンジンは5回開始しようとします。

簡単なサービス 

発電機には独自のバッテリーがなく、供給されるバッテリーによって開始されます。通常、供給されるバッテリーには複数のkWhの容量があり、低い電荷であっても、発電機を起動しようとした後でも、発電機を起動するのに十分なエネルギーがあります。これにより、たとえばACジェネレーターで慣習的であるように、発電機のバッテリーの定期的なメンテナンスの必要性がなくなり、発電機がめったに使用されないときに緊急電源の信頼性が向上します。

ただし、発電機を使用すると、燃料の貯蔵寿命が超えないように注意する必要があります。燃料としてオクタン価の90-95の長期にわたるガソリンのみを使用することをお勧めします。キャブレターの堆積物の可能性に注意を払い、ガソリンの貯蔵寿命に応じて良い時期にそれらを排出することをお勧めします。

また、エンジンオイルの貯蔵寿命に注意を払うことも重要です。これは、メーカーの仕様に応じて12〜18か月ごとに、または50時間ごとに変更する必要があります。

エアフィルターは、汚れに応じて交換する必要があります。

重要な注意: 

直流発電機KS 48V-DCは、上の表にリストされている48Vバッテリーでのみ操作できます。電源システム全体のパラメーターに注意を払うことが不可欠です。 48Vバスバーがインバーターのみによって供給されているシステムでは、他のDC電源を48Vバスバーに接続できることを保証する必要があり、コントローラーに(特にエネルギーフローに基づくエネルギー管理を伴う)植物の障害はないことを確認する必要があります。

免責事項:

これらの指示は推奨としてのみ採用することができ、実例であり、設置中の正確なローカルな状況と条件に適応する必要があります。インストール自体は、すべての基準と規制に準拠して実行する必要があります。私たちは、間違ったインストールとその結果について一切責任を負いません。

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