Автор:
Системы хранения бытовой энергии
В эпоху информационного и промышленного развития значительно увеличился спрос на электроэнергию, что в свою очередь вынудило людей использовать экологически чистые ресурсы, чтобы предотвратить серьезные загрязнения окружающей среды. Так, например, появилась солнечная энергия. Вместе с сокращением затрат на производство электроэнергии в десятках тысяч домашних хозяйств появились системы хранения энергии. Непосредственно для реализации таких систем компания MORNSUN предоставляет готовое решение в части электропитания для упрощения проектирования и повышения надежности системы. Внедрение систем хранения энергии В настоящее время системы хранения бытовой энергии широко внедряются более чем в 50 странах мира, особенно когда правительства стран предоставляют высокие субсидии семьям, использующим солнечную энергию. В результате большинство семей не только обеспечивают свою текущую потребность, но и сохраняют избыток. Тем самым рыночный спрос на системы хранения энергии в домашних хозяйствах растет. Система хранения бытовой энергии аналогична миниатюрной энергонакопительной станции. Аккумулятор в системе заряжается в течение периода простоя, когда энергия не потребляется, и разряжается в течение пикового периода использования энергии или во время выключения электричества. В дополнение к использованию аварийного источника питания система может балансировать собственную нагрузку, тем самым экономя расходы на электроэнергию. Текущий рыночный спрос на системы хранения бытовой энергии больше зависит от необходимости аварийного энергоснабжения. Однако профессионалы данной отрасли отмечают, что рынок систем хранения энергии является очень перспективным. Он сочетает в себе новую систему выработки энергии, например солнечной, и вместе с тем способствует созданию интеллектуальных энергосистем. Структура и компоненты системы хранения бытовой энергии Системы хранения бытовой энергии в настоящее время делятся на два вида: работающие от сети и работающие автономно. Сетевая система хранения энергии подключается к электрической сети. Она включает шесть основных компонентов: солнечную батарею; инвертор; систему контроля и защиты солнечной батареи; систему мониторинга и сбора данных; систему управления зарядом/разрядом аккумулятора и блок контроля сетевого напряжения. Когда система работает в штатном режиме, все потребители (далее нагрузка) питаются одновременно от солнечной батареи и электрической сети. Когда отключается электропитание, вся нагрузка питается от солнечной батареи и накопленной энергии. При отключении от электрической сети данная система хранения энергии имеет три режима работы. Режим 1: солнечная батарея обеспечивает накопление энергии и питание всей нагрузки. Режим 2: солнечная батарея обеспечивает накопление энергии и частичное питание нагрузки. Режим 3: солнечная батарея обеспечивает только накопление энергии. Сетевая система хранения энергии показана на рисунке 1.
Рисунок 1. Сетевая система хранения энергии Автономная система хранения энергии является независимой. Она работает без подключения к электрической сети. Автономная система хранения энергии также имеет три режима работы. Режим 1: солнечная батарея обеспечивает накопление энергии и питание всей нагрузки в солнечные дни. Режим 2: солнечная батарея и аккумулятор обеспечивают питание всей нагрузки в пасмурные дни. Режим 3: аккумулятор обеспечивает питание всей нагрузки в сумерках и в дождливые дни.
Рисунок 2. Автономная система хранения энергии Автономная система хранения энергии показана на рисунке 2. Учитывая все требования, предъявляемые к каждому типу системы, компания MORNSUN предлагает комплексное решение в организации питания. Система управления зарядом/разрядом аккумулятора Аккумулятор является основным устройством хранения энергии в системе и должен контролироваться в режиме реального времени. Отсюда очевидно большое значение правильно настроенной системы управления. Внутри системы в режиме реального времени посредством CAN-шины взаимодействуют различные узлы для анализа напряжения, температуры, сопротивления изоляции, тока заряда и разряда. Все данные отображаются на дисплее. Блок управления рассчитывает и анализирует всю информацию об аккумуляторе, осуществляет обмен данных и обеспечивает вторичную защиту заряда и разряда через реле. Последнее обеспечивает эффективную изоляцию, отвечает требованиям безопасности и гарантирует стабильную и эффективную работу системы.
Рисунок 3. Система управления зарядом/ разрядом аккумулятора Как показано на рисунке 3, преобразование с изоляцией выходного напряжения является основой решения системы управления. Питание блока управления осуществляется от 24 В постоянного тока. Потребление энергии блоком составляет порядка 5 Вт. Для питания преобразователей F0505XT-1WR2 и линейного стабилизатора рекомендуется использовать DC-DC преобразователь URB2405YMD-10WR3 с выходным напряжением 5 В постоянного тока. Линейный стабилизатор преобразует 5 В постоянного тока в выходное напряжение 3,3 В для питания микропроцессора. Шесть преобразователей F0505XT-1WR2 используются в системе для питания четырех модулей CAN, схемы контроля напряжения, контроля изоляции и контроля тока, а также изолируют силовую цепь, сигнальную цепь и модуль связи одновременно для уменьшения помех и повышения надежности. Наряду с F0505XT-1WR2 компания MORNSUN рекомендует использовать CF0505XT-1WR2, соответствующие стандартам automotive. Система контроля инвертора, работающего от солнечной батареи Данный инвертор преобразует напряжение, полученное от солнечной батареи, в напряжение переменного тока. Процесс работы инвертора должен контролироваться, чтобы его выходное напряжение отвечало требованиям всей системы. Как показано на рисунке 4, система питается напрямую от сети 220 В переменного тока. Преобразователь серии LHxx-10B24 преобразует сетевое напряжение в 24 В постоянного тока. Далее 24 В преобразуются в 5 В постоянного тока неизолированным преобразователем K7805-500R3. B0503XT-2WR2 выдает изолированные 3,3 В для микропроцессора. Интерфейсный модуль TD501D485H обеспечивает обмен данных с другими системами по интерфейсу RS-485. IGBT-драйвер QP12W08S-37 выполняет надежное управление IGBT-модулем, работающим по схеме полного моста.
Рисунок 4. Система контроля инвертора, работающего от солнечной батареи Система контроля инвертора, работающего одновременно от солнечной батареи и сети переменного тока Данный инвертор является двунаправленным. Он содержит AC-DC модуль, DC-DC модуль, блок управления, блок связи и блок реле. Двунаправленный инвертор питается как от сети переменного тока, так и от солнечной батареи. Как показано на рисунке 5 (стр. 40), AC/DC преобразователь LH40-10B24 питает всю внутреннюю схему управления и вентилятор. Для питания IGBT драйвера QP12W08S-37 рекомендуется использовать преобразователь URB2415YMD-10WR3. Для питания микропроцессора и модуля связи – URB2405YMD-6WR3. Преобразователи MORNSUN
Изолированные DC-DC с широким входом Особенности: Широкий входной диапазон (4:1). Рабочая температура окружающего воздуха: от -40 до +85 оС. Прочность изоляции: 1500 VDC. КПД при малой нагрузке до 78%, выходные шумы и пульсации: ≤50 mV. Собственное потребление при работе на холостом ходу 0,12 Вт. Встроенные защиты от падения входного напряжения, КЗ, перегрузки и перенапряжения. Класс защиты EMI: класс A, без внешних компонентов согласно CISPR22/ EN55022. Соответствие стандартам IEC60950, UL60950, EN60950
Изолированные DC-DC с фиксированным входом Особенности: Продолжительная защита от КЗ. Рабочая температура окружающего воздуха: от -40 до +105 оС. Прочность изоляции: 3000 VDC. Выходные шумы и пульсации: ≤50 mV. КПД до 80%.
Изолированные AC-DC Особенности: Универсальный вход: 85-264VAC или 100-370VDC. Стабилизированное выходное напряжение. Низкие шумы и пульсации. Прочность изоляции: 3000 VAC. Встроенные защиты от КЗ, перегрузки и перенапряжения. Соответствие стандартам IEC60950, UL60950, EN60950. Постепенное увеличение спроса на системы хранения бытовой энергии является логичной тенденцией развития мирового спроса на электроэнергию. Активно участвуя в разработке энергосберегающих технологий и объединяя собственную технологическую платформу с независимыми инновационными возможностями, компания MORNSUN обеспечивает конкурентные решения в данной отрасли. При этом упрощается дизайн схемы, снижаются затраты на проектирование и внедрение, повышается безопасность и надежность системы
Внимание! Копирование материалов, размещенных на данном сайте допускается только со ссылкой на ресурс http://www.tzmagazine.ru