風光氫及超級電容混合發(fā)電系統(tǒng)
一、MY-PV54 風光氫及超級電容混合發(fā)電系統(tǒng)-項目概述:
風光氫及超級電容混合發(fā)電系統(tǒng)為科研創(chuàng)新理念與實驗、實訓型相結合的集風力發(fā)電,光伏發(fā)電、制氫系統(tǒng)、氫燃料電池發(fā)電、數(shù)據(jù)采集等多元化“風、光、氫混合型新能源實驗實訓系統(tǒng)”。
風光氫及超級電容混合發(fā)電系統(tǒng)由風力發(fā)電機組、太陽能電池組、風力及光伏控制系統(tǒng)、氫燃料電池發(fā)電系統(tǒng)、制氫系統(tǒng)、儲氫系統(tǒng)、主控系統(tǒng)組成的微網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。其工作原理是風力、光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電,并由電池儲能,DC/AC逆變成交流電,驅(qū)動電解水設備制氫。氫氣通過儲氫系統(tǒng)儲存,并驅(qū)動燃料電池電堆發(fā)電。
此外,DC/AC模塊自帶旁路功能,旁路端直接與市電連接,實現(xiàn)市電和逆變間的自動切換,在蓄電池所儲電能不夠用時,自動切換至市電供電,確保持續(xù)制氫功能正常運行。在本方案設計中主要體現(xiàn)在氫燃料電池系統(tǒng)、制氫系統(tǒng)、儲氫系統(tǒng)的部分。
1.2功能特點
①整套系統(tǒng)的各個模塊預留了CANRS485RS232USBTCPIP通訊接口,可以通過該通訊接口對系統(tǒng)中各個模塊進行監(jiān)控,便于未來項目開發(fā)使用。
②系統(tǒng)實驗平臺集成了室內(nèi)溫/濕度儀,風速測量、光照度測量系統(tǒng),讓使用者操作起來更直觀;
③系統(tǒng)DC-AC并網(wǎng)同步電源,采用高頻脈沖調(diào)制技術,具有小體積、高效率及高功率因數(shù)輸出;
④系統(tǒng)面板上采用直觀的數(shù)字表和液晶顯示,讓用戶了解當前系統(tǒng)工作狀態(tài);
⑤系統(tǒng)上的離網(wǎng)電源可以為用戶提供交流110V/220V純正弦波交流電能;
⑥實訓系統(tǒng),可以讓實訓學生自行拆裝移動,使用簡便、無噪音、無污染;
⑦系統(tǒng)增加市電與風光互補發(fā)電切換模塊,讓實驗更具操作性;
⑧增加分布式供電原理與實驗電路,讓學生增加對新知識的理解;
⑨增設直流母線單元,方便系統(tǒng)各模塊之間連接及實驗;
⑩獨立的后備膠體蓄電池及充放電管理單元;
⑪燃料電池運行過程中,只排除水和熱量,不會產(chǎn)生任何有害物質(zhì)及噪音;
⑫燃料電池較之傳統(tǒng)電源方案,其運行安全可靠、壽命長,維護簡單,降低了維護成本。
二、方案參數(shù)概述
2.1風力發(fā)電系統(tǒng)的組成
風力發(fā)電機是利用風力帶動風車葉片旋轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)換為機械功,機械功帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),最終輸出交流電的電力設備,是風力發(fā)電系統(tǒng)中的核心部件。
風力發(fā)電系統(tǒng)由一臺5KW垂直軸風力發(fā)電機組、尾翼、葉片、風機控制器塔架等組成。
廣義地說,風能也是太陽能,所以也可以說風力發(fā)電機,是一種以太陽為熱源,以大氣為工作介質(zhì)的熱能利用發(fā)電機。
風力發(fā)電機參數(shù):
額定功率 |
5KW |
最大功率 |
6KW |
額定電壓 |
48V |
啟動風速 |
2.5m/s |
額定風速 |
18m/s |
最大風速 |
45m/s |
風機凈重 |
185kg |
風輪直徑 |
2.0M |
塔架高度 |
9M |
葉片高度 |
3.6M |
葉片數(shù)量 |
3片 |
葉片材質(zhì) |
鋁合金 |
發(fā)電機 |
三相交流永磁同步發(fā)電機 |
塔架類型 |
獨立塔架 |
保護 |
風機自我轉(zhuǎn)數(shù)保護/電磁制動 |
工作溫度 |
-40℃-80℃ |
安裝場地選擇
選擇土質(zhì)堅實的平地作為安裝場地,安裝風力發(fā)電機的組位置應該至少遠離房屋及人員活動場所50米,務必在選定安裝場地時考慮到風葉的光影影響及風力發(fā)電機組運行時產(chǎn)生的噪音影響(正常工作時噪音約為65dbA)。同時避免周圍有高大的樹木、建筑物等影響風速風向的障礙物。
禁止安裝在松軟的沙地、高低不平的場地、有下陷或塌方可能的場地、洼地及其他容易受氣候影響而發(fā)生地質(zhì)變化的場地。同時需要考慮從風力發(fā)電機的電機部分到您的蓄電池組的距離,距離越短,所用傳輸電纜越短,因而傳輸過程中的耗能也越少,如果必須得有較長的距離,則盡量選用粗些的標準電纜。
風力發(fā)電控制器
專為風力發(fā)電機控制和蓄電池充電而設計, 能有效提升風力發(fā)電的效能。風能充電控制器,能有效防止風速過快時的失控,和發(fā)生強風時對風力發(fā)電機所產(chǎn)生的危險。
風力發(fā)電控制器是對風力發(fā)電機所發(fā)的電能進行調(diào)節(jié)和控制,一方面把調(diào)整后的能量送往直流負載或交流負載,另一方面把多余的能量按蓄電池的特性曲線對蓄電池組進行充電,當所發(fā)的電不能滿足負載需要時,控制器又把蓄電池的電能送往負載。蓄電池充滿電后,控制器要控制蓄電池不被過充。當蓄電池所儲存的電能放完時,控制器要控制蓄電池不被過放電,保護蓄電池。
控制器采用PWM無級卸載方式控制風機對蓄電池進行智能充電。在風力發(fā)電機所發(fā)出的電能超過蓄電池存儲量時,控制系統(tǒng)必須將多余的能量消耗掉。在正常卸載情況下,可確保蓄電池電壓始終穩(wěn)定在浮充電壓點,而只是將多余的電能釋放到卸荷器上。從而更好保證了的蓄電池充電特性,使得電能得到充分利用。
風力發(fā)電控制器參數(shù):
工作電壓: |
48VDC |
充電功率: |
5000W |
風機功率: |
5000W |
充電方式: |
PWM脈寬調(diào)制 |
充電最大電流 |
116A |
過放保護電壓 |
41.5V |
過放恢復電壓 |
52.2V |
輸出保護電壓 |
59V |
卸載開始電壓(出廠值) |
60.5V |
卸載開始電流(出廠值) |
86A |
2.2光伏發(fā)電系統(tǒng)
10KW太陽能電池組件分為兩部分,其中一個5KW采用標準鋼結構件固定在C型定做鋼件上,呈40度正面朝向正南方,整體支架系統(tǒng)放置在在面或者屋頂;另一個5KW采用雙軸自動跟蹤,經(jīng)電纜輸送至室內(nèi)實驗設備,可實現(xiàn)分布式屋頂發(fā)電相關實驗,所發(fā)電能與風力發(fā)電相結合,經(jīng)DC-AC逆變成正弦波220V交流電,可供制氫系統(tǒng)使用、多余電能經(jīng)儲能逆變器送入電網(wǎng)。
所有系統(tǒng)的設計、安裝與實際工程一樣,可在老師的指導下做為學生練習拆卸、組裝實習樣機來用。
太陽能光電池組
太陽能電池組是本實訓臺的核心組成部分亦是光伏發(fā)電系統(tǒng)不可或缺的核心部件,是將光能轉(zhuǎn)換為電能并通過光伏控制系統(tǒng)儲存在儲能電池當中做為直流總線電源供給DC-AC并網(wǎng)同步電源。
太陽能電池組為多晶硅或單晶硅,是由高效晶體硅太陽能電池片、超白布紋鋼化玻璃、EVA、透明TPT背板以及鋁合金邊框組成。
其規(guī)格如下:
單晶硅太陽能電池規(guī)格
組件尺寸(L*W*H) |
1650*992*35mm |
最佳功率 |
260W |
最佳工作電壓 |
32.05±0.5V |
最佳工作電流 |
8.72±0.10A |
短路電流 |
8.85±0.10A |
開路電壓 |
42±0.5V |
1、抗鹽霧和氨腐蝕等國際測試;
2、可承受風壓2400Pa,雪壓7200Pa;
3、優(yōu)秀的弱光環(huán)境發(fā)電性能,陰天也能發(fā)電;
4、輸出功率年衰減率小于0.7%,第25年不低于組件初始功率的80.70%
1.組件型號:BY260P-29b 多晶
2.最大功率(W):260
3.開路電壓(V):35.9
4.短路電流(A):7.27
5.最大功率點的工作電壓(V):28.1
6.最大功率點的工作電流(A):6.7
7.轉(zhuǎn)化效率:17.12%
8.開路電壓溫度系數(shù):-0.292%/K
9.短路電流溫度系數(shù):+0.045%/K
10.功率溫度系統(tǒng):-0.408%/K
11.最大系統(tǒng)電壓(V):1000
12.組件尺寸(長×寬×高):1640×992×40mm
13.重量:19.1kg
14.框架:陽極氧化鋁
15.玻璃:白色鋼化安全玻璃3.2mm
16.電池片封裝:EVA
17.背板:復合薄膜
18.太陽能電池片:6×10片多晶硅太陽能電池片(156mm×156mm)
19.接線盒
1)6個旁路二極管
2)絕緣材料:PPO
3)防水等級:IP65
Ø連接器
1)常規(guī)額定電流:30A
2)耐電壓:DC1000V
3)接觸電阻:<2mΩ
4)絕緣電阻:>500MΩ
5)適用單芯電纜截面:2.5-6mm2
6)電纜外徑范圍:Φ5mm~Φ 7mm
7)環(huán)境溫度:-40℃~+ 105℃
8)防護等級:IP67
9)安全等級:Ⅱ
10)殼體:PC料,黑色
11)接觸件:紫銅CN,鍍錫SN
12)接線方式:壓接 MC4
20.電纜
1)長度:450mm,
2)規(guī)格:1×4mm²
3)顏色:紅、黑
Ø溫度范圍系數(shù):-40°C to+85°C
Ø抗冰雹系數(shù):最大直徑25mm,撞擊速度23m/s(51.2mph)
Ø最大表面負荷:7200pa
5KW光伏儲能逆變器介紹
產(chǎn)品主電路采用雙向PWM逆變電路及相應的控制電路、保護和監(jiān)控電路。直流側由緩沖電阻、防反二極管和直流接觸器組成了直流側緩沖電路,當初始連接各種電池時對直流母線電容進行緩沖。主電路電源可有交直兩用供電,以使系統(tǒng)在電池或電網(wǎng)有電時都可以工作。
產(chǎn)品特點:
1)技術領先,全面滿足電網(wǎng)或負荷的接入與控制要求
①具有并網(wǎng)充放電、獨立逆變功能,適合各種應用場合
②具有并網(wǎng)和離網(wǎng)并聯(lián)功能,良好的擴容性
③可與多種蓄電池接口,具有多種充放電工作模式
④可以實時接受系統(tǒng)調(diào)度指令和BMS指令,通訊方式有RS485、CAN、以太網(wǎng)
⑤無功功率可調(diào),功率因數(shù)范圍超前0.9至滯后0.9
⑥直流電壓范圍,支持低壓48V蓄電池輸入
⑦110%額定輸出功率可實現(xiàn)長時間運行
2)高效節(jié)能,更集成,更好的客戶體驗
①正面維護,可靠墻安裝,安裝維護更方便,降低維護成本
②防護等級為IP21,具有防滴水功能,具備防凝露功能
③高效PWM調(diào)制算法,降低開關損耗
3)更多優(yōu)點
①雙電源冗余供電方案提升系統(tǒng)可靠性
②完善的保護及故障告警系統(tǒng),更加安全可靠
③采用動態(tài)圖形液晶界面,提供友好的操作體驗
④-25℃~+55℃可連續(xù)滿功率運行
⑤適應高海拔惡劣環(huán)境,可長期連續(xù)、可靠運行
⑥支持離網(wǎng)主動運行功能
⑦適合共直流母線系統(tǒng)和共交流母線系統(tǒng)
直流側 |
最大直流功率 |
5KW |
最大直流電壓 |
580V |
工作電壓范圍 |
125~550V |
最低直流電壓 |
125V |
最大直流電流 |
11A |
交流側 |
額定功率 |
5KW |
最大交流側功率 |
5.5kVA(長時間運行) |
最大交流電流 |
20A |
最大總諧波失真 |
<3%(額定功率時) |
額定電網(wǎng)電壓 |
220V |
允許電網(wǎng)電壓范圍 |
180~265V |
額定電網(wǎng)頻率 |
50/60Hz |
允許電網(wǎng)頻率范圍 |
47~52Hz/57~62Hz |
額定功率下的功率因數(shù) |
>0.99 |
隔離變壓器 |
具備 |
直流電流分量 |
<0.5%額定輸出電流 |
功率因數(shù)可調(diào)范圍 |
0.9(超前)~0.9(滯后) |
獨立逆變電壓范圍 |
230V |
獨立逆變輸出電壓失真度 |
<3%(線性負載) |
帶不平衡負載能力 |
100% |
獨立逆變電壓過渡變動范圍 |
10%以內(nèi)(電阻負載0%⇔100%) |
獨立逆變峰值系數(shù)(CF) |
3:1 |
效率 |
最大效率 |
97.6% |
保護 |
直流側斷路設備 |
斷路器 |
直流過壓保護 |
具備 |
極性反接保護 |
具備 |
絕緣阻抗偵測 |
具備 |
交流過壓保護 |
具備 |
孤島保護 |
具備 |
模塊溫度保護 |
具備 |
常規(guī)數(shù)據(jù) |
體積(寬 / 高 / 厚) |
516 × 440 × 184 mm |
重量 |
30kg |
運行溫度范圍 |
-25~+60℃ |
停機自耗電 |
<5W |
冷卻方式 |
自然對流 |
防護等級 |
IP65 |
相對濕度 (無冷凝) |
0~95%,無冷凝 |
最高海拔 |
2000m |
顯示屏 |
LED&APP |
BMS通訊方式 |
USB2.0、Wifi |
產(chǎn)品技術指標
工作邏輯架構
a.并網(wǎng)發(fā)電、離網(wǎng)備用功能
4)電網(wǎng)供電時,儲能逆變器并網(wǎng)工作在恒壓模式,維持蓄電池SOC在一定水平,光伏逆變器并網(wǎng)發(fā)電
5)微網(wǎng)供電時,儲能逆變器工作在獨立逆變模式建網(wǎng),光伏逆變器并網(wǎng)工作,光伏發(fā)電大于負載時,光伏優(yōu)先供負載供電,剩余電力給電池充電;光伏發(fā)電小于負載時,儲能和光伏共同為負載供電。
6)可選擇電網(wǎng)優(yōu)先或微網(wǎng)優(yōu)先,根據(jù)選擇的模式進行供電邏輯切換
7)觸摸屏控制啟動、停止和參數(shù)設置
b. 電網(wǎng)(或柴油機)、微網(wǎng)切換功能
8)電網(wǎng)供電時,當電池組SOC超過設定值時,儲能逆變器和光伏逆變器不工作;當電池組SOC不足時,儲能逆變器獨立逆變建網(wǎng),光伏逆變器并網(wǎng)工作,給電池組充電。
9)微網(wǎng)供電時,儲能逆變器工作在獨立逆變模式建網(wǎng),光伏逆變器并網(wǎng)工作,光伏發(fā)電大于負載時,光伏優(yōu)先供負載供電,剩余電力給電池充電;光伏發(fā)電小于負載時,儲能和光伏共同為負載供電。
10)可選擇電網(wǎng)優(yōu)先或微網(wǎng)優(yōu)先,根據(jù)選擇的模式進行供電邏輯切換
11)觸摸屏控制啟動、停止和參數(shù)設置
儲能蓄電池
蓄電池的作用主要是儲存能量,在晚上或多云等氣候情況下,光伏陣列不能提供足夠的能量時,蓄電池供給負載,保證系統(tǒng)的正常運行。
采用磷酸鐵鋰電池,安全性高適合長期充放電循環(huán)模塊化設計,電壓、容量按需配置。
系統(tǒng)由1個主控模塊和多個電池模塊組成,通過 48V電池模塊串聯(lián)組成不同電壓等級系統(tǒng),通過多個機柜并聯(lián),可以在同一個電壓平臺上擴展容量定制化電池管理系統(tǒng)(BMS) ,實時進行數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)監(jiān)控及控制,保證系統(tǒng)安全可靠運行。
規(guī)格參數(shù):
類別 |
基本參數(shù) |
高壓直流儲能系統(tǒng) |
標稱參數(shù) |
標稱電壓(V) |
48*N |
標稱容量(AH) |
50 |
結構參數(shù) |
電池模塊尺寸(mm) |
440*410*89(W*D*H) |
電池模塊重量(KG) |
24 |
主控模塊尺寸(MM) |
440*350*132(W*D*H) |
主控模塊重量(KG) |
6 |
電氣參數(shù) |
放電電壓(V) |
(54-45)*N |
充電電壓(V) |
(52.5-54)*N |
額定放電電流(A) |
25 |
額定充電電流(A) |
25 |
2.3 氫燃料電池發(fā)電系統(tǒng)
燃料電池采用空冷自增濕的PEMFC電池,減少了水泵、水箱、增濕器、增壓泵等附屬設備,使電堆控制更簡潔、可靠。燃料電池系統(tǒng)除了核心部分質(zhì)子交換膜燃料電池堆外,還需要一些輔助器件發(fā)電系統(tǒng)才能正常工作。總的來說,一個完整的燃料電池系統(tǒng)大致上由燃料電池發(fā)電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩大部分組成,如圖2所示。其中,燃料電池發(fā)電系統(tǒng)主要由質(zhì)子交換膜燃料電池堆、氫氣供應單元、氧氣或空氣供應單元、DC/DC四部分組成。而控制單元部分屬于控制系統(tǒng)。
燃料電池發(fā)電系統(tǒng)組成示意圖
燃料電池發(fā)電系統(tǒng)組成
1、燃料電池堆:
氫氣和氧氣在其內(nèi)部發(fā)生電化學反應并釋放電能,是整個系統(tǒng)的核心。
2、氫氣供應單元(H2)
本系統(tǒng)指由制氫設備,儲氫系統(tǒng)及供氫管路組成。制氫設備制氫,并由儲氫系統(tǒng)通過管路向燃料電池堆提供特定壓力的氫氣。
3、空氣供應單元:
不間斷地向燃料電池提供電化學反應所需的氧氣,以確保質(zhì)子交換膜燃料電池實現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定的運行發(fā)電。
4、DC/DC:
氫燃料電池所產(chǎn)生的電能為直流電,其輸出電壓不僅受內(nèi)阻影響而且隨著負載的變化而改變。因此,為保證供電性能的穩(wěn)定,在燃料電池系統(tǒng)輸出端,須配置功率變換單元DC/DC,主要保證負載連續(xù)變化時,將輸出電壓穩(wěn)定在合適的范圍。
5、控制單元:
控制單元是燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的核心,用來接收數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù),并對它們進行分析,根據(jù)分析的結果來控制執(zhí)行機構完成相應的動作?绽渥栽鰸袢剂想姵匕l(fā)電系統(tǒng)的控制單元通過控制系統(tǒng)、風扇、電磁閥即可保證燃料電池正常工作。
燃料電池系統(tǒng)工作示意圖
類型 |
基于PASH技術的空冷自增濕燃料電池 |
性能 |
額定功率 |
2500W* |
額定電壓 |
48V |
額定電流 |
52.5A |
電壓范圍 |
36-58V |
燃料效率 |
≥50% |
燃料 |
氫氣純度 |
≥99.95% |
氫氣工作壓力 |
0.5-0.6Bar |
氫氣消耗量 |
13.1L/min(額定功率) |
氧化劑/冷卻劑 |
空氣 |
空氣壓力 |
常壓 |
物流特性 |
質(zhì)量 |
6600g |
系統(tǒng)體積(長寬高) |
850mm×900mm×860mm |
工作條件 |
環(huán)境溫度 |
-5℃—40℃ |
環(huán)境濕度(RH) |
10%-95% |
注:帶*的數(shù)據(jù)是在15℃-30℃的環(huán)境溫度范圍和30 - 90%的環(huán)境濕度范圍內(nèi)取得的。
3.6制氫系統(tǒng)
制氫系統(tǒng)的原理
工業(yè)軟水經(jīng)純水裝置制取純水,并送入原料水箱,經(jīng)補水泵輸入堿液系統(tǒng),補充被電解消耗的水。電解槽中的水,在直流電的作用下被分解成H2與O2,并與循環(huán)電解液一起分別進入框架中的氫、氧分離洗滌器后進行氣液分離、洗滌、冷卻。分離后的電解液與補充的純水混合后,經(jīng)堿液冷卻器、堿液循環(huán)泵、過濾器送回電解槽循環(huán),電解。調(diào)節(jié)堿液冷卻器冷卻水流量,控制回流堿液的溫度,來控制電解槽的工作溫度,使系統(tǒng)安全運行。分離后的氫氣由調(diào)節(jié)閥控制輸出,送入氫氣儲罐,再經(jīng)緩沖減壓后,供用戶使用。
本項目中采用的制氫系統(tǒng)其具體規(guī)格如下:
氫氣產(chǎn)量 |
800L/h(1atm) |
氫氣純度 |
≥99.8% |
氧氣純度 |
≥99.3% |
工作壓力 |
0.8MPa |
直流電耗 |
<5KWh/m3 |
制氫系統(tǒng)設備規(guī)格
注:系統(tǒng)接入具備AC/DC模塊,具備AC交流接入能力。
高純氫氣發(fā)生器
①輸出流量 0~1000ml
②功率 510W
③輸出壓力 0~1.1 MPa
④電源電壓
⑤交流220V±10%; 50Hz±5%
⑥工作條件
⑦溫度:5~42℃
⑧相對濕度:≤85%;
2.4 超級電容及控制系統(tǒng)
此超級電容系統(tǒng)以48V165F模組為基礎單元,采用3串的連接方式配組,配備有iCMS管理系統(tǒng)。系統(tǒng)由超級電容模組、BMS管理系統(tǒng)、5KW雙向DC-DC模塊、信息顯示終端組成。
1)48V165F模組參數(shù)
1、容量:165F(0~20%);
2、額定工作電壓:48V;
3、等效直流內(nèi)阻(25℃):不大于5mΩ;
4、最大持續(xù)電流(ΔC=40℃):150A;
5、漏電流:不大于5.2mA(25℃,72小時后);
6、最大存儲能量:52.8Wh;
7、工作溫度:-40℃~+65℃
8、儲存溫度:-40℃~+70℃
2)整體系統(tǒng)主要技術性能
1、總電容量:55F(0~20%);
2、電壓范圍:120V-135V;
3、最大持續(xù)電流(ΔT=40℃):150A;
4、瞬時電流(1s內(nèi)):2000A
5、等效直流內(nèi)阻:不大于18mΩ;
6、通訊:采用MODBUS_RS485;
7、CMS功能:檢測單個模組電壓、整體電壓、單個模組溫度、工作電流,并通過協(xié)議上傳及接受上位機命令;實現(xiàn)過壓報警、過溫報警、過流報警;系統(tǒng)過壓、過溫、過流達到設定值時,管理系統(tǒng)可控制系統(tǒng)斷開,實現(xiàn)對系統(tǒng)的保護。
3)超級電容使用環(huán)境及要求
1、環(huán)境溫度:-10℃至45℃;
2、最大濕度:90%(無凝露);
3、防潮/防塵:符合SAE J2380技術規(guī)范;
4、使用海拔高度(m):0~4000。
4)信息顯示終端
通過該信息終端與BMS系統(tǒng)、雙向DC-DC系統(tǒng)的結合,可以快速、方便的開發(fā)各種用于現(xiàn)場采集、數(shù)據(jù)處理和控制的設備。具有可顯示、可配置系統(tǒng)的各種參數(shù)以及通過對設備間數(shù)據(jù)采集的同時實現(xiàn)對超級電容系統(tǒng)的有效管理。
5)雙向DC-DC電源模塊
雙向DC-DC變換器(Bi-directional DC/DC Converter, BDC)是能夠根據(jù)能量的需要調(diào)節(jié)能量雙向傳輸、是可雙象限運行的直流-直流變換器。該變換器能夠根據(jù)實際需要調(diào)節(jié)能量的流動方向,在功能上相當于兩個單向直流-直流變換器。
一、雙向DCDC變換器的工作模式
|
作用在高壓側 |
作用在低壓側 |
工作
模式
類別 |
恒流輸出 |
高壓側恒流輸出 |
低壓側恒流輸出 |
恒流輸入 |
高壓側恒流輸入 |
低壓側恒流輸入 |
恒壓 |
高壓側恒壓 |
低壓側恒壓 |
MPPT輸入 |
高壓側MPPT輸入 |
低壓側MPPT輸入 |
總線壓控電流源 |
高壓側壓控電流源 |
低壓側壓控電流源 |
二、性能特點
①全數(shù)字化,各種參數(shù)及信號全部數(shù)字化處理,由數(shù)字處理器智能靈活地管理。性能和可控性均遠優(yōu)于普通的模擬式雙向DC-DC變換器。
②模塊化設計,單模塊額定輸出功率5KW,可多臺雙向DC-DC變換器并聯(lián)運行。
③雙向變換都采用零電壓變換軟開關控制,使得轉(zhuǎn)換效率達到95%以上。
④能工作于恒流、恒壓、MPPT和壓控電流源等多種工作模式,并可在線快速頻繁地切換工作模式。
⑤運用多相交錯技術,有效地抑制了紋波,減弱了大電流了對器件的沖擊。
⑥空載功耗低于20W,處于監(jiān)控待機狀態(tài)功耗低于12W。
⑦雙向變換的電流大小和方向,既可用數(shù)字方式設定,也可用模擬量方式控制。
⑧高低電壓側的工作電壓可單獨設定。
⑨高低電壓側的過壓保護電壓可單獨設定,保護兩側的設備不至于過壓損壞。
⑩高低電壓側的最低限壓也可單獨設定,保護兩側的電壓不至于過放電。
⑪高低電壓任何一側加電,均可使模塊啟動。
⑫開機軟啟動,防止產(chǎn)生過強的電壓電流沖擊兩端的電源。
⑬模塊帶有LED顯示面板,可實時顯示兩側電流,電壓,設定兩側工作電流、限壓。
⑭帶RS485串口通信功能,遵循MODBUS-RTU協(xié)議,方便計算機或監(jiān)控終端遠程監(jiān)測和設置的參數(shù)和工作狀態(tài)。
⑮RS485串口利用光耦隔離,可以有效防止雷擊對遠程監(jiān)控計算機或者監(jiān)控終端的影響。
⑯掉電狀態(tài)恢復功能:即使關斷雙向DC-DC變換器的供電,下次開機時也能恢復掉電前的設置和狀態(tài)。
⑰輸入極性防反接功能,電源極性接反不會有電流流過。
⑱各種異常情況保護功能:帶有過壓,過流,過熱,短路保護功能,故障撤銷后自動恢復工作。
⑲小體積:外殼尺寸360mm X160mm X 94mm,模塊尺寸295mm X142mm X 85mm。
⑳帶外殼整機重量3.8Kg,模塊重量為2.5Kg 。
三、電特性參數(shù)
參數(shù)名稱 |
數(shù)值 |
型 號 |
DC30DC200P5KW |
高壓側參數(shù) |
優(yōu)化 輸入/輸出電壓 |
250V |
輸入/輸出電壓VOHV范圍,誤差1% |
40V–250V |
最高限壓OVHV調(diào)節(jié)范圍,誤差1% |
0V–265V |
最低限壓UVHV調(diào)節(jié)范圍,誤差1% |
0V–260V |
高壓側輸出電流設定范圍,誤差1% |
3 - 30A |
外輸入壓控電流增益 |
0.1-6 A/V |
輸入/輸出電流過流/短路保護點 |
60A |
低壓側參數(shù) |
優(yōu)化 輸入/輸出電壓 |
48V |
輸入/輸出工作電壓 VOLV范圍,誤差1% |
30V–120V |
最高限壓OVLV 調(diào)節(jié)范圍,誤差1% |
35V–130V |
最低限壓UVLV 調(diào)節(jié)范圍,誤差1% |
0V–110V |
低壓側輸出電流設定范圍,誤差1% |
3 - 50A |
外輸入壓控電流增益 |
0.1-12 A/V |
輸入/輸出電流 過流/短路 保護點 |
60A |
高低壓兩側交互參數(shù) |
電壓變比范圍(高壓/低壓) |
1.2 – 5.0 |
模式控制參數(shù) |
模式切換時間 |
< 1mS |
切換模式到滿載輸出響應時間 |
< 1S |
整機系統(tǒng)參數(shù) |
額定輸出功率 |
5KW(VOLV≥60V時) |
最大瞬時輸出功率 |
5KW |
轉(zhuǎn)換效率 |
> 92% |
負載調(diào)整率 |
< 2% |
待機功耗 |
< 12W |
空載功耗 |
< 20W |
冷卻方式 |
溫控風冷 |
允許環(huán)境溫度 |
-25℃ - 60℃ |
溫度過熱保護點 |
80℃ |
輸入/輸出 反接保護 |
√ |
保護撤銷后恢復工作時間 |
5S |
開機啟動時間 |
< 5S |
紋波電壓 |
< 0.5V |
通信參數(shù) |
通信方式 |
RS485 |
通信協(xié)議 |
MODBUS-RTU |
RS485通信波特率 |
1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200 |
RS485通信隔離耐壓 |
1500V |
均流參數(shù) |
最大并聯(lián)模塊數(shù)量 |
64 |
模塊電流不均勻度 |
< 10% |
均流控制方式 |
主從控制 |
均流信號傳輸方式 |
RS485數(shù)字通信 |
RS485通信波特率 |
768K bps |
通信協(xié)議 |
自定義 |
均流通信線最大長度 |
< 160 m |
顯示參數(shù) |
顯示方式 |
4位LED數(shù)碼管 |
顯示內(nèi)容 |
兩側電流,電壓,設定兩側工作電流
最低限壓,最高限壓 |
2.5 顯示單元
系統(tǒng)配置有方陣電壓、電流;逆變電壓、電流、功率;實驗室溫度和濕度、實驗記時時鐘、逆向電量計量表等。方便在沒有與PC機聯(lián)機狀況下查看系統(tǒng)工作狀態(tài)和各項參數(shù)。
可以通過教師機進行信息共享至大屏幕,實現(xiàn)教室內(nèi)局域網(wǎng)計算機數(shù)據(jù)交換與共享。
2.6 主控系統(tǒng)
主控系統(tǒng)是整個微網(wǎng)的監(jiān)測、控制核心單元。通過內(nèi)置的數(shù)據(jù)采集、通訊傳輸?shù)饶K,實現(xiàn)對微網(wǎng)系統(tǒng)的可視化監(jiān)測及控制。
主要功能特點
1、教師機:廣播教學、語音教學、語音對講、學生演示、監(jiān)控轉(zhuǎn)播、文件分發(fā)、電子教鞭、班級模型、系統(tǒng)設置、遠程命令、遠程設置、遠程消息、分組教學、語音討論、文件收集、查看學生屬性。
2、學生機:電子舉手、遠程消息、窗口接收廣播、可選窗口顯示模式。
3、實驗室功能特點
(1)本實驗室風光互補上位機軟件在一臺計算機或教師機上進行操作。
(2)教師廣播教學:將教師機的電腦屏幕畫面和語音等多媒體信息實時廣播給全體、群體或單個學生。并同時提供電子教鞭等功能。語音教學時:通過話筒和耳機進行語音傳播,實現(xiàn)教師與學生之間的自由的語音交談和討論。允許學生發(fā)言,并可方便地切換發(fā)言學生;可隨時方便地使一組學生加入或退出教學行列。
(3)文件分發(fā)功能強大且界面相當易用,可以定義宏目錄,如教師把采集數(shù)據(jù)可以同時分發(fā)給教室里的所有學生。您可以將一個或多個文件一次性的傳輸?shù)皆O定的學生機上。這樣就可以做到網(wǎng)上分發(fā)試卷或演示文件等。您真的可以體會網(wǎng)絡教學的輕松與寫意。
(4)文件提交功能可以收集學生所做的作業(yè)、程序文件等提交給老師,方便老師操作。
(5)電子點名功能方便老師統(tǒng)計學生上課考勤情況。
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