مولد تيار مباشر KS 48V-DC وبطاريات 48V من Pylontech

مقالات

29 أكتوبر 2023

KS 48V-DC direct current generator and 48V batteries from Pylontech

المقال محمي بحقوق الطبع والنشر. لا يُسمح بنشر المقال بالكامل أو أجزائه دون إشارة واضحة إلى المصدر (رابط إلى موقع Könner & Söhnen).

تصف هذه التعليمات استخدام مولد التيار المستمر KS 48V-DC كمصدر طاقة طارئ للأنظمة التي تحتوي على تخزين بطاريات تعتمد على بطاريات 48V شائعة جدًا من Pylontech مع 15 خلية LiFePo4 متسلسلة، ولكنها تنطبق أيضًا على أنظمة تخزين البطاريات 48V الأخرى مثل 13 خلية LiIon لاستخدامها في سلسلة وما إلى ذلك.

مولدات التيار المستمر كمصدر للطاقة لتخزين البطاريات لها العديد من المزايا مقارنةً بمزيج المولد والشاحن. يمكن العثور على وصف أكثر تفصيلاً في موادنا المعلوماتية "حلول الطاقة الطارئة مع مولد التيار المستمر KS 48V-DC".

يتم توصيل KS 48V-DC مباشرة بالبطارية أو قضيب التوصيل 48V ويؤدي نفس وظيفة مصادر التيار المستمر الأخرى مثل الحقل الشمسي أو توربين الرياح مع وحدة تحكم الشحن.

شحن البطارية عبر وحدة التحكم في شحن الطاقة الشمسية معقد، ويعتمد على استهلاك الطاقة من المحول:

في الصورة على اليسار، لا يتم سحب الطاقة من المحول لتزويد المنزل بالطاقة وفي الصورة على اليمين، يتم سحب الطاقة على شكل نبضات لإنشاء موجة جيبية.

يحتوي مولد التيار المستمر على ملفات متعددة وتحكم إلكتروني، مما يجعل تيار الخرج أكثر سلاسة. هكذا يبدو تيار الشحن (باللون الأخضر) لبطارية LiFePo4 (حالة قصوى) عند تيار 40A و70A (قيمة جذر متوسط المربع):

تموج جهد خرج مولد التيار المستمر منخفض جدًا، مما قد يسبب تموج تيار الشحن في بطارية LiFePo4. مع زيادة تيار الشحن، يزداد الفرق بين جهد البطارية وجهد المولد، مما قد يؤدي إلى تقليل تموج تيار الشحن.

يُعتبر مولد التيار المستمر لشحن البطاريات حلاً جيدًا من جميع النواحي وفي بعض الحالات لا يوجد بديل أفضل، إن وجد.

على سبيل المثال، مع المحولات المتصلة بالشبكة التي تحتوي على وظيفة الطاقة الاحتياطية ومع تخزين البطارية بالتيار المستمر، لا يمكن استخدام مولد التيار المتردد بدلاً من شبكة الطاقة العامة، حيث يمكن أن يتعرض مثل هذا المولد للتلف بسبب ارتداد الطاقة. يمكن إعادة شحن تخزين البطارية بالتيار المستمر فقط من مصدر تيار مستمر.

تعمل Könner & Söhnen دائمًا على تقديم حلول جيدة لعملائنا. إن توفير الطاقة الموثوق به مهم للغاية ويجب أن تلعب مولدات التيار المستمر من Könner & Söhnen دورًا مهمًا في ذلك.

تم تطوير مولد التيار المستمر KS 48V-DC خصيصًا لتخزين البطاريات بجهد 48V حيث يتداخل نطاق جهد التشغيل مع النطاق 48-54V.

فيما يلي معلمات البطاريات الأكثر شيوعًا للمقارنة:

حالة الشحن SOC، %	جهد LiFePo4 (16x3.2 V)	جهد LiFePo4 (15x3.2 V)	جهد LiIon (14x3.7V)	جهد LiIon (13x3.7V)	جهد AGM (4x12V)	جهد 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

من الضروري الانتباه إلى معلمات مثل جهد الشحن الأقصى، التيار الموصى به والسعة القابلة للاستخدام:

معلمات الشحن، الحد الأقصى	LiFePo4 16 خلايا (16x3.2 V)	LiFePo4 15 خلايا (15x3.2 V)	LiIon 14 خلايا (14x3.7V)	LiIon 13 خلايا (13x3.7V)	AGM 4 بطاريات (4x12V)	حمض-رصاص 4 بطاريات (4x12V)
الجهد، V	57.6	54.0	58.0	53.9	58.0	57.2
التيار، C	1.0	1.0	0.5	0.5	0.2	0.2
السعة القابلة للاستخدام، %	90-100	90-100	90-100	90-100	50-80	50

تم اختيار الحد الأقصى لجهد الخرج لـ KS 48V-DC بطريقة لا يحدث فيها شحن زائد، حتى مع بطاريات AGM والرصاص الحمضي. هذا في منطقة الشحن الطفيف ولا يمكن أن يضر البطاريات حتى إذا عمل المولد لعدة ساعات.

إذا كان الجهد على قضيب التوصيل 48V سيرتفع إلى 57V (على سبيل المثال بسبب مصادر طاقة DC أخرى)، يتوقف المولد فورًا بغض النظر عن الوضع.

تم تجهيز بطاريات الليثيوم بأجهزة تحكم BMS، والتي تمنع أيضًا الشحن الزائد.

نطاق الجهد من 48-54V يناسب معظم قضبان التوصيل 48V. يجب أيضًا أخذ انخفاض الجهد في الكابلات من المولد إلى قضبان التوصيل 48V في الاعتبار، والذي يمكن أن يكون 0.5-1.0V اعتمادًا على قوة التيار.

يعمل KS 48V-DC مثل شاحن أو وحدة شحن بخصائص IU:

التشغيل في وضع AUTO

يراقب المولد في وضع AUTO جهد البطارية المراد تزويدها ويبدأ تلقائيًا عندما يتم الوصول إلى قيمة الجهد المنخفضة 47.5-48V. زمن التفاعل حوالي 5 ثوانٍ.

يشحن المولد البطارية بجهد يصل إلى 53.5-54V وتيار يصل إلى 70-75A ويتوقف بمجرد أن يصل الجهد إلى 53.5-54V وينخفض تيار الشحن عن 20A. زمن التفاعل حوالي 30 ثانية.

يمكن تشغيل المولد بالضغط على زر START في أي وقت بغض النظر عن جهد البطارية، ولكنه سيتوقف خلال 30 ثانية بعد أن ينخفض السحب الحالي عن 20A.

تضيء مصباح الإشارة الأخضر (عرض التشغيل) بشكل مستمر عندما يتجاوز السحب الحالي 20A وتومض عندما ينخفض السحب الحالي عن 20A.

إذا كان استهلاك الطاقة في الحالة المعنية لا ينخفض تقنيًا أبدًا عن 20A (قضيب توصيل 48V)، يجب استخدام وضع EXTERNAL CONTROL حتى لا يعمل المولد بشكل مستمر.

البطاريات التي تحتوي على 15 خلية LiFePo4 مثل Pylontech US2000 وUS3000 وUS5000 لديها جهد عمل أقل وشحن مثل هذه البطارية في وضع AUTO يجب أن يتم بتيار ثابت (التيار الأقصى 70A، LED الأحمر مضاء بشكل دائم) حتى يتم شحن البطارية بالكامل ويغلق جهاز التحكم BMS.

هذا غير مرغوب فيه في معظم الحالات لأن مستوى الشحن الأمثل لبطارية الليثيوم هو 50-80%. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن يكون هناك دائمًا بعض "المجال للشمس". يحتاج المولد فقط إلى توفير كمية معينة من الطاقة للبطارية حتى تظل إمدادات الطاقة غير منقطعة حتى عندما لا يكون هناك ما يكفي من الشمس أو الرياح، إلخ.

يحتوي مولد KS 48V-DC DC على وضع التحكم الخارجي، مما يتيح مجموعة متنوعة من حلول الطاقة الطارئة ويسمح بتكييف المولد مع تخزين البطاريات 48V المختلفة وظروف التشغيل.

التشغيل في وضع التحكم الخارجي

سيتم بدء تشغيل المولد في وضع التحكم الخارجي عن طريق إغلاق جهات اتصال CONTROL TERMINAL ويتم إيقافه عن طريق فتحها. يتيح هذا الوضع تكييف المولد بشكل مثالي مع أنظمة تخزين البطاريات المختلفة من خلال التحكم الخارجي في الأجهزة ذات جهات الاتصال "الجافة" الخالية من الجهد، مما يوسع بشكل كبير نطاق تطبيق المولد. مع الجسر بين جهات اتصال CONTROL TERMINAL، يبدأ المولد فورًا بمجرد تحويل المفتاح الدوار إلى وضع التشغيل ويتوقف عندما يكون في وضع الإيقاف. يوصى بهذا الاستخدام ليكون بالإمكان بدء وإيقاف المولد يدويًا بغض النظر عن جهد البطارية.

تم تجهيز العديد من الأجهزة بجهات اتصال "جافة" خالية من الجهد (عاكسات، UPSs، بطاريات مع وحدات تحكم BMS، شاشات البطارية، مرحلات زمنية، إلخ) وهذا يسمح بتنفيذ جميع الخوارزميات الممكنة لاستخدام المولد.

الحماية من زيادة الجهد والتحميل الزائد

إذا ارتفع الجهد على شريط التوصيل 48 فولت أو البطارية التي يجب توفيرها إلى 57 فولت أو أعلى لأي سبب، يتم إيقاف تشغيل المولد فورًا.

يتم تقليل جهد الخرج للمولد عندما يتم تجاوز التيار الأقصى ويمكن أن يكون أقل من 48 فولت، ولكن إذا انخفض كثيرًا، يتم التعرف عليه كقصر ويتم إيقاف تشغيل المولد فورًا.

من الطبيعي أن يضيء LED الأحمر أثناء الشحن بأقصى تيار. هذا يعني فقط أن تيار الخرج الأقصى للمولد قد تم الوصول إليه.

مخطط التوصيل الموصى به لـ KS 48V-DC للشحن التلقائي لتخزين البطارية بناءً على بطاريات 48V مع 15 خلية LiFePo4 متسلسلة:

يتم بدء تشغيل المولد عن طريق إغلاق جهات الاتصال الجافة القابلة للبرمجة للعاكس ويتم إيقافه عن طريق فتحها.

تعمل وحدة التحكم في البطارية كحماية إضافية ضد الشحن الزائد في حالة حدوث مشاكل مع العاكس أو فشل وحدة التحكم BMS للبطارية. نوصي بضبط القيمة الحدية العليا (تفتح الاتصالات) على شاشة البطارية عند 51-52V.

البيانات الفنية لشحن بطاريات Pylontech US2000/US3000/US5000:

جهد الشحن، DC: 52.5-53.5V (يتوافق مع جهد الخرج لـ KS 48V-DC ناقص انخفاض الجهد في الكابلات)

تيار الشحن الموصى به: حتى 25A (US2000)، 37A (US3000)، 80A (US5000)

الحد الأدنى لسعة تخزين البطارية المناسبة لـ KS 48V-DC هو إما 1 x US5000، أو 2 x US3000، أو 3 x US2000.

الجهد مع 10% من الشحن المتبقي: حوالي 45V

الجهد مع 20% من الشحن المتبقي: حوالي 48.4V

نظرًا لأنه يجب أن يبقى على الأقل 10% من الشحن في تخزين البطارية، نوصي بضبط القيمة الحدية الدنيا لبدء تشغيل المولد عند حوالي 15% أو 47V.

إذا لم يكن من المفترض أن يحتوي العاكس على جهات اتصال جافة قابلة للبرمجة، فيجب استخدام مخطط التوصيل التالي:

مثال على وحدة التحكم في جهد البطارية 48V:

مع وحدة التحكم في جهد البطارية، يمكن ضبط القيم الحدية الدنيا والعليا لجهد البطارية ووقت التفاعل. سيكون ضبط وقت التفاعل مهمًا لتجنب بدء تشغيل المولد بشكل غير ضروري في حالة الحمل العالي المؤقت على تخزين البطارية، مما قد يؤدي إلى انخفاض مؤقت في الجهد لا يمكن نسبه إلى حالة شحن منخفضة في تخزين البطارية.

إذا لم يعمل مراقب البطارية بشكل صحيح ولم يقم بإيقاف تشغيل المولد في الوقت المناسب عن طريق فتح جهات الاتصال عند الوصول إلى الحد الأعلى، سيستمر المولد في العمل حتى يوقف جهاز التحكم BMS عملية الشحن عن طريق إغلاق الترانزستورات المقابلة. في تلك اللحظة، قد يحدث زيادة قصيرة في جهد الخرج بسبب انخفاض سريع في الحمل (إذا لم يكن هناك حاجة لسحب الطاقة من العاكس)، مما يمكن أن يؤدي إلى تفعيل حماية زيادة الجهد (عند 57 فولت) على المولد.

الحماية من زيادة الجهد والتحميل الزائد

الحماية في حالة انخفاض الوقود أو زيت المحرك

إذا نفد الوقود، يتوقف المحرك.

إذا كان مستوى الزيت منخفضًا جدًا (يضيء LED الأصفر)، يتوقف المحرك فورًا.

إذا تم استيفاء شروط التشغيل (يكون جهد البطارية أقل من 47.5-48 فولت في وضع AUTO أو يتم قصر جهات الاتصال في وضع EXTERNAL CONTROL)، يحاول المحرك التشغيل 5 مرات وإذا لم ينجح، تظهر رسالة خطأ (يومض LED الأحمر).

خدمة سهلة

المولد لا يحتوي على بطاريته الخاصة ويتم تشغيله بواسطة البطارية التي يجب توفيرها. عادةً ما تكون سعة البطارية التي يجب توفيرها عدة كيلوواط ساعة وحتى مع شحنة منخفضة، لا يزال هناك طاقة كافية لتشغيل المولد، حتى بعد عدة محاولات لتشغيله. هذا يلغي الحاجة إلى صيانة منتظمة لبطارية المولد، كما هو معتاد مع المولدات التيار المتردد، على سبيل المثال، ويزيد من موثوقية إمدادات الطاقة الطارئة عندما يتم استخدام المولد نادرًا.

مع المولد، يجب الحرص على عدم تجاوز مدة صلاحية الوقود. نوصي باستخدام البنزين طويل الأمد فقط برقم أوكتان 90-95 كوقود، مع الانتباه إلى الترسبات المحتملة في المكربن وتصريفها في الوقت المناسب بناءً على مدة صلاحية البنزين.

من المهم أيضًا الانتباه إلى مدة صلاحية زيت المحرك. يجب تغييره إما كل 12-18 شهرًا وفقًا لمواصفات الشركة المصنعة أو كل 50 ساعة تشغيل.

يجب استبدال فلتر الهواء بناءً على مدى اتساخه.

إخلاء المسؤولية:

يمكن اعتبار هذه التعليمات كتوصية فقط، وهي توضيحية ويجب تكييفها مع الظروف المحلية الدقيقة والشروط أثناء التركيب. يجب تنفيذ التركيب نفسه وفقًا لجميع المعايير واللوائح. نحن لا نتحمل أي مسؤولية عن التركيبات الخاطئة وعواقبها.