Backupkraft med en 48V DC -generator
Artikel av Könner & Söhnen® Power Equipment 9 augusti 2023

Det moderna samhället rör sig mot flexibilitet och förnybar energi.
Power Island -lösningar och strömförsörjningssystem med batterier har blivit en trend och blir mer och vanligare. Vi upplever för närvarande snabba förändringar i tillverkningen av batterier och ackumulatorer, som alltmer påverkar vår vardag.
Ellagringsenheter blir alltmer en del av olika strömförsörjningssystem. Solsystem, vindkraftverk, elbilar, hushållsapparater med laddningsbara batterier, datorsystem med UPSS, telekommunikation, övervakningssystem etc. är utrustade med långlivsbatterier.
Batterierna laddas antingen från en AC- eller DC -kraftkälla. AC -spänningen måste emellertid först korrigeras, vilket är ett tekniskt problem i sig vid högre effektnivåer.
De flesta AC/DC -laddare och även laddningsmoduler i växelriktarna har en pulserad strömförbrukning och de flesta av dem laddar batterilagringsenheten på ett pulserat sätt:
Aktuell konsumtion (grön) av laddaren
Laddningsström (grönt) i batteriet
Nätspänningen visas i gult. När det gäller laddare eller laddningsmoduler utan korrigering av effektfaktor konsumeras endast maxima för sinusvågen.
Puls nuvarande konsumtion har en effektfaktor på 0,5-0,6, vilket orsakar hög reaktiv effekt. När du arbetar från det offentliga kraftnätet finns det färre problem eftersom flera kraftkonsumenter kör parallellt och balanserar varandra.
När du använder en AC-generator uppstår emellertid olika tekniska problem, vilket innebär att du inte kan använda mer än hälften av generatorens nominella kraft och åtgärder vidtas för att stabilisera kretsen mot harmonikerna orsakade av pulsliknande nuvarande konsumtion.
I praktiken leder det ofta till instabil drift av laddaren och till och med skador på generatorn såsom överhettade lindningar, trasig spänningsregulator eller invertermodul.
En konventionell generator får inte användas som en säkerhetskälla för en UPS eller en inverterare, eftersom laddningsmodulen kan snedvrida sin spänning, vilket i sin tur påverkar elkonsumenterna som ska levereras. Generatorer med inverterteknologi är bättre lämpade för detta, men du måste räkna med begränsningar i prestanda.
DC -generatorer Som en energikälla för batterilagring löser problemet på ett annat sätt och har många fördelar i den meningen.
KS 48V-DC är ansluten direkt till batteriet eller 48V-samlingen och utför samma funktion som andra likströmskällor, såsom ett solfält eller vindkraftverk med en laddningskontroller.
Att ladda batteriet via solladdningskontrollen är komplicerat, beroende på växelverteringens strömförbrukning:


På bilden till vänster dras ingen kraft från växelriktaren för att driva hemmet och i bilden till höger dras kraften i pulser för att skapa en sinusvåg.
DC -generatorn har flera lindningar och elektronisk kontroll, vilket gör utgången strömmen mycket jämnare. Så här ser laddningsströmmen (i grönt) i ett livsbatteri (ett extremt fall) vid 40A och 70A -ström (RMS -värde) ut som:


DC -generatorutgångsspänningsruskan är mycket låg, vilket fortfarande kan orsaka laddning av strömkippel i ett LifePo₄ -batteri. När laddningsströmmen ökar ökar skillnaden mellan batteriets egen spänning och generatorens spänning, vilket kan leda till en minskning av laddningsströmmen.
En DC -generator för att ladda batterierna är en bra lösning från alla synpunkter och i vissa fall finns det inget bättre, om några, alternativ.
Till exempel, med inverterare med nät med säkerhetskopiering och med en DC-batterilagring, finns det inget sätt att använda en AC-generator istället för det offentliga kraftnätet, eftersom en sådan generator kan skadas av kraftåterkoppling. Den aktuella batterilagringen kan endast laddas från en likströmskälla.
Könner & Söhnen arbetar alltid med att kunna erbjuda våra kunder bra lösningar. En pålitlig strömförsörjning är oerhört viktig och DC -generatorerna från Könner & Söhnen bör spela en viktig roll i detta.
KS 48V-DC likströmgenerator har utvecklats speciellt för 48V batterilagring vars arbetsspänningsområde överlappar 48-54V-intervallet.
Här är parametrarna för de vanligaste batterierna i jämförelse:
|
Avgift |
Spänning |
Spänning |
Spänning |
Spänning |
Spänning |
Spänning |
|
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 |
Det är absolut nödvändigt att uppmärksamma sådana parametrar som maximal laddningsspänning, rekommenderad ström och användbar kapacitet:
|
Avgift |
LIFEPO₄ |
LIFEPO₄ |
Lögnjon |
Lögnjon |
Stöt |
Blei-säure |
|
Spänning, |
57.6 |
54.0 |
58.0 |
53.9 |
58.0 |
57.2 |
|
Nuvarande, |
1.0 |
1.0 |
0.5 |
0.5 |
0.2 |
0.2 |
|
Användbar |
90-100 |
90-100 |
90-100 |
90-100 |
50-80 |
50 |
Den maximala utgångsspänningen för KS 48V-DC väljs på ett sådant sätt att ingen överladdning inträffar, även med AGM och bly-syrabatterier. Detta är inom området trickeladdning och kan inte skada batterierna även om generatorn körs i flera timmar.
Om spänningen på 48V -bussstången ska stiga till 57V (t.ex. på grund av andra likströmskällor) stannar generatorn omedelbart, oavsett läget.
Litiumbatterierna är utrustade med BMS -styrenheter, som också förhindrar överladdning.
Spänningsområdet 48-54V passar de flesta 48V busstänger. Spänningsfallet i kablarna från generatorn till 48V-bussstängerna måste också beaktas, vilket kan vara 0,5-1,0V beroende på den aktuella styrkan.
KS 48V-DC fungerar som en laddare eller en laddningsmodul med en IU-karakteristik:

Den utför samma funktion som alla andra DC -källor som är anslutna till 48V -bussen och levererar ström till systemet vid behov.

Olika funktionsalgoritmer kan implementeras med det befintliga auto- eller externa kontrollläget. När du väljer mellan auto och externt kontrollläge måste de specialfunktionerna i systemet som ska levereras beaktas. När generatorn körs och är den enda källan till DC -ström på 48V -bussen, tar den över praktiskt taget all strömförsörjning, eftersom dess utgångsspänning sedan förblir något över batterispänningen.
Om det genomsnittliga energikravet är mer än 50% av generatorns nominella kraft (t.ex. telekommunikationssystem) rekommenderar vi att du använder flera KS 48V-DC för att öka kraften:

Den totala nominella kraften för DC -generatorerna som är anslutna parallellt bör vara minst två gånger högre som den genomsnittliga kraftförbrukningen för de anslutna kraftkonsumenterna, så att oavbruten drift kan garanteras på lång sikt. Till exempel kan hälften av DC -generatorerna springa medan den andra hälften kan kylas ner, servas eller tankas.
I autoläge skulle ett sådant system också vara självreglerande. Till och med en liten avvikelse i generatorens startspänning innebär att den första generatorn startar först och de andra kommer med när batterispänningen fortsätter att sjunka om utgången från den första generatorn ensam inte är tillräcklig. Om utgångsströmmen för en av de aktiva generatorerna faller under 20A stängs den av inom 30 sekunder medan de andra generatorerna fortsätter att köra.
Om andra likströmskällor ska bli aktiva på 48V-samlingen (laddningsmodulen för inverteraren eller UPS, AC/DC-omvandlare, laddningskontroller för PV-modulerna eller vindkraftverket, etc.) och tar över strömförsörjningen delvis eller i full, den aktuella dragningen på KS 48V-DC och när den är i auto-läge, stängs av styrenheten. Om flera KS 48V-DC ska köras parallellt, stängs de av en efter den andra och endast de fortsätter att köra där den nuvarande konsumtionen överstiger 20A.
Detta sparar bränsle eftersom motorn inte körs med låga belastningar utan i det ekonomiska hastighetsområdet.
I externt kontrollläge är KS 48V-DC endast på och av på och av via externa potentiella fria "torra" kontakter, med undantag för överspänningsskydd, som stänger av generatorn vid 57V.
DRIFT I autoläge
Generatorn i autoläge övervakar spänningen på batteriet som ska levereras och startar automatiskt när det lägre spänningsvärdet på 47,5-48V uppnås. Reaktionstid cirka 5 sekunder.
Generatorn laddar batteriet med en spänning på upp till 53,5-54V och en ström på upp till 70-75A och stängs av så snart spänningen når 53,5-54V och laddningsströmmen faller under 20A. Reaktionstid cirka 30 sekunder.
Generatorn kan startas genom att trycka på startknappen när som helst oavsett batterispänningen, men kommer att stoppas inom 30 sekunder efter att den nuvarande dragningen kommer under 20A.
Den gröna signallampan (driftsdisplay) tänds kontinuerligt när strömteckningen överstiger 20A och blinkar när strömdraget faller under 20A.
Om strömförbrukningen i respektive fall tekniskt sett kommer aldrig att falla under 20A (48V samlingsstång), bör det externa kontrollläget användas så att generatorn inte körs kontinuerligt.
Operation i externt kontrollläge
Generatorn i externt kontrollläge kommer att startas genom att stänga kontrollterminalkontakterna och stoppas genom att öppna dem. Detta läge gör det möjligt att anpassas optimalt till olika batterilagringssystem genom extern kontroll av enheter med potentiella fria ”torra” kontakter, som avsevärt utvidgar generatorens applikationsområde. Med bygeln mellan kontrollterminalkontakterna startar generatorn omedelbart så snart rotationsomkopplaren vrids till ON -läget och stannar när den är i off -läge. Sådan användning rekommenderas för att kunna starta och stoppa generatorn manuellt oavsett batterispänning.
Många enheter är utrustade med potentiella fria "torra" kontakter (inverterare, UPSS, batterier med BMS-styrenheter, batterimonitorer, tidsreläer etc.) och detta gör det möjligt att implementera alla möjliga algoritmer för generatoranvändning.
Överspänning och överbelastningsskydd
Om spänningen på 48V -samlingen eller batteriet som ska levereras bör stiga till 57V och högre av någon anledning, stängs generatorn omedelbart.
Generatorns utgångsspänning reduceras när den maximala strömmen överskrids och kan vara lägre än 48V, men om den blir för låg, känns den igen som en kortslutning och generatorn stängs av omedelbart.
Det är normalt för den röda LED till att tändas medan du laddar med maximal ström. Detta innebär bara att generatorens maximala utgångsström har uppnåtts.
Skydd i händelse av låg bränsle eller motorolja
Om bränslet används stannar motorn.
Om oljenivån är för låg (gul LED tänds) stannar motorn omedelbart.
Om startvillkoren är uppfyllda (batterispänningen är under 47,5-48V i autoläge eller externa kontrollkontakter är kortslutna i externt kontrollläge) försöker motorn starta 5 gånger och om den inte fungerar visas ett felmeddelande (röda LED-blinkar).
Enkel service
Generatorn har inte sitt eget batteri och startas av batteriet som ska levereras. Batteriet som ska levereras har vanligtvis en kapacitet på flera kWh och även med en låg laddning finns det fortfarande mer än tillräckligt med energi för att starta generatorn, även efter flera försök att starta det. Detta eliminerar behovet av regelbundet underhåll av generatorens batteri, liksom vanligt med AC -generatorer, till exempel, och ökar tillförlitligheten för nödströmförsörjningen när generatorn sällan används.
Med generatorn måste dock försiktighet vidtas för att säkerställa att bränslet inte överskrids hållbarheten. Vi rekommenderar endast att använda långvarig bensin med ett oktan antal 90-95 som bränsle, uppmärksamma möjliga avlagringar i förgasaren och tömma dem i god tid beroende på bensinens hållbarhet.
Det är också viktigt att uppmärksamma motoroljans hållbarhet. Detta måste ändras antingen var 12-18 månad enligt tillverkarens specifikationer eller var 50 års driftstimmar.
Luftfiltret bör bytas ut beroende på hur smutsig det är.
Viktig anmärkning:
Den likströmsgeneratorn KS 48V-DC får endast drivas med 48V-batterier, som är listade i tabellen ovan. Det är absolut nödvändigt att uppmärksamma parametrarna för hela strömförsörjningssystemet. I system där 48V -samlingsstången levereras uteslutande av inverteraren måste det säkerställas att andra DC -kraftkällor kan anslutas till 48V -samlingsstången och att det inte finns några fel i styrenheten (särskilt med energihantering baserat på energiflöden) av anläggningen orsakade.
Ansvarsfriskrivning:
Dessa instruktioner kan endast tas som en rekommendation, är illustrativa och måste anpassas till exakta lokala omständigheter och förhållanden under installationen. Installationen i sig bör genomföras i enlighet med alla standarder och förordningar. Vi tar inget ansvar för fel installationer och deras konsekvenser.
Inga kommentarer
0 kommentarer