KS 48V-DC gelijkstroomgenerator en 48V-batterijen van Pylontech

Het artikel is beschermd door auteursrecht. Het publiceren van het gehele artikel of delen daarvan zonder een duidelijke verwijzing naar de bron (een link naar de Könner & Söhnen website) is niet toegestaan.

Deze instructies beschrijven het gebruik van de KS 48V-DC gelijkstroomgenerator als noodstroombron voor systemen met batterijopslag op basis van zeer gangbare 48V-batterijen van Pylontech met 15 LiFePo4-cellen in serie, maar zijn ook van toepassing op andere 48V-batterijopslagsystemen zoals 13 LiIon-cellen die in serie worden gebruikt, enz.

DC-GENERATOREN als energiebron voor batterijopslag hebben veel voordelen vergeleken met de combinatie van een alternator en oplader. Een meer gedetailleerde beschrijving is te vinden in ons informatiemateriaal "Noodstroomoplossingen met de KS 48V-DC gelijkstroomgenerator".

De KS 48V-DC is direct verbonden met de batterij of 48V-verzamelrail en vervult dezelfde functie als andere gelijkstroombronnen zoals een zonneveld of windturbine met een laadregelaar.

Het opladen van de batterij via de zonne-laadregelaar is ingewikkeld, afhankelijk van het stroomverbruik van de omvormer:

Op de afbeelding links wordt er geen stroom van de omvormer afgenomen om het huis van stroom te voorzien, en op de afbeelding rechts wordt de stroom in pulsen afgenomen om een sinusgolf te creëren.

De DC-generator heeft meerdere wikkelingen en elektronische besturing, waardoor de uitgangsstroom veel gelijkmatiger is. Zo ziet de laadstroom (in groen) van een LiFePo4-batterij (een extreem geval) eruit bij 40A en 70A stroom (rms-waarde):

De rimpel in de uitgangsspanning van de DC-generator is zeer laag, wat nog steeds een rimpel in de laadstroom van een LiFePo4-batterij kan veroorzaken. Naarmate de laadstroom toeneemt, neemt het verschil tussen de eigen spanning van de batterij en de spanning van de generator toe, wat kan leiden tot een vermindering van de rimpel in de laadstroom.

Een DC-generator om de batterijen op te laden is vanuit alle gezichtspunten een goede oplossing en in sommige gevallen is er geen betere, zo niet, geen enkele, alternatieve optie.

Bijvoorbeeld, met netgekoppelde omvormers met noodstroomfunctie en met een DC-batterijopslag, is er geen mogelijkheid om een AC-generator te gebruiken in plaats van het openbare elektriciteitsnet, aangezien een dergelijke generator beschadigd kan raken door terugvoer van stroom. De gelijkstroom batterijopslag kan alleen worden opgeladen vanuit een gelijkstroombron.

Könner & Söhnen werkt er voortdurend aan om onze klanten goede oplossingen te kunnen bieden. Een betrouwbare stroomvoorziening is uiterst belangrijk en de DC-generatoren van Könner & Söhnen zouden hierin een belangrijke rol moeten spelen.

De KS 48V-DC gelijkstroomgenerator is speciaal ontwikkeld voor 48V batterijopslag waarvan het werkspanningsbereik overlapt met het 48-54V bereik.

Hier zijn de parameters van de meest voorkomende batterijen ter vergelijking:

Het is van groot belang om aandacht te besteden aan parameters zoals de maximale laadspanning, de aanbevolen stroomsterkte en de bruikbare capaciteit:

De maximale uitgangsspanning van de KS 48V-DC is zodanig gekozen dat er geen overlading optreedt, zelfs niet bij AGM- en loodzuuraccu's. Dit bevindt zich in het gebied van druppellading en kan de accu's niet beschadigen, zelfs niet als de generator meerdere uren draait.

Als de spanning op de 48V-busbar stijgt naar 57V (bijvoorbeeld door andere DC-stroombronnen), stopt de generator onmiddellijk, ongeacht de modus.

De lithiumbatterijen zijn uitgerust met BMS-controllers, die ook overbelasting voorkomen.

Het spanningsbereik van 48-54V past op de meeste 48V stroomrails. De spanningsval in de kabels van de generator naar de 48V stroomrails moet ook in aanmerking worden genomen, wat 0,5-1,0V kan zijn, afhankelijk van de stroomsterkte.

De KS 48V-DC werkt als een oplader of een oplaadmodule met een IU-karakteristiek:

WERKING IN AUTOMATISCHE MODUS

De generator in AUTO-modus bewaakt de spanning van de te leveren batterij en start automatisch wanneer de lagere spanningswaarde van 47,5-48V wordt bereikt. Reactietijd ongeveer 5 seconden.

De generator laadt de batterij op met een spanning van maximaal 53,5-54V en een stroom van maximaal 70-75A en schakelt uit zodra de spanning 53,5-54V bereikt en de laadstroom onder de 20A daalt. Reactietijd ongeveer 30 seconden.

De generator kan op elk moment worden gestart door op de START-knop te drukken, ongeacht de accuspanning, maar zal binnen 30 seconden worden gestopt nadat de stroomafname onder de 20A komt.

De groene signaallamp (bedrijfsweergave) brandt continu wanneer de stroomafname meer dan 20A bedraagt en knippert wanneer de stroomafname minder dan 20A bedraagt.

Indien het stroomverbruik in het betreffende geval technisch gezien nooit onder de 20A (48V stroomrail) mag komen, dient de EXTERNE BESTURING modus te worden gebruikt zodat de generator niet continu draait.

Batterijen met 15 x LiFePo4-cellen zoals Pylontech US2000, US3000 en US5000 hebben een lagere werkspanning en het opladen van een dergelijke batterij in AUTO-modus zou moeten gebeuren met constante stroom (maximale stroom 70A, rode LED permanent verlicht) totdat de batterij volledig is opgeladen en de BMS-controller sluit.

Dit is in de meeste gevallen niet wenselijk omdat het optimale laadniveau van een lithiumbatterij 50-80% is. Bovendien moet er altijd enige "ruimte voor de zon" zijn. De generator hoeft slechts een bepaalde hoeveelheid energie aan de batterij te leveren, zodat de stroomvoorziening ononderbroken blijft, zelfs wanneer er niet genoeg zon, wind, enz. is.

De KS 48V-DC DC-generator heeft een EXTERNE CONTROLE-modus, die een verscheidenheid aan noodstroomoplossingen mogelijk maakt en de generator aanpast aan verschillende 48V batterijopslag- en bedrijfsomstandigheden. 

WERKING IN EXTERNE CONTROLEMODUS

De generator in EXTERNE CONTROLE-modus wordt gestart door de contacten van de CONTROLETERMINAL te sluiten en gestopt door ze te openen. Deze modus maakt het mogelijk de generator optimaal aan te passen aan verschillende batterijopslagsystemen door externe controle van apparaten met potentiaalvrije "droge" contacten, wat het toepassingsbereik van de generator aanzienlijk vergroot. Met de jumper tussen de contacten van de CONTROLETERMINAL start de generator onmiddellijk zodra de draaischakelaar in de AAN-positie wordt gezet en stopt wanneer deze in de UIT-positie staat. Dergelijk gebruik wordt aanbevolen om de generator handmatig te kunnen starten en stoppen, ongeacht de batterijspanning.

Veel apparaten zijn uitgerust met potentiaalvrije "droge" contacten (omvormers, UPS's, batterijen met BMS-controllers, batterijmonitoren, tijdrelais, enz.) en dit maakt het mogelijk om alle mogelijke algoritmen voor het gebruik van generatoren te implementeren.

OVERSCHRIJDING VAN SPANNING en OVERBELASTINGSBESCHERMING

Als de spanning op de 48V verzamelrail of de te leveren batterij om welke reden dan ook stijgt tot 57V of hoger, schakelt de generator onmiddellijk uit. 

De uitgangsspanning van de generator wordt verlaagd wanneer de maximale stroom wordt overschreden en kan lager zijn dan 48V, maar als deze te laag wordt, wordt dit herkend als een kortsluiting en wordt de generator onmiddellijk uitgeschakeld.

Het is normaal dat de rode LED oplicht tijdens het opladen met maximale stroom. Dit betekent alleen dat de maximale uitgangsstroom van de generator is bereikt.

Aanbevolen aansluitschema voor de KS 48V-DC voor automatische oplading van de batterijopslag op basis van 48V-batterijen met 15 LiFePo4-cellen in serie:

De generator wordt gestart door de programmeerbare droge contacten van de omvormer te sluiten en gestopt door ze te openen.

De batterijregelunit dient als extra bescherming tegen overladen in het geval dat er problemen optreden met de omvormer of de BMS-controller van de batterij faalt. Wij raden aan om de bovengrenswaarde (contacten worden geopend) op de batterijkijker in te stellen op 51-52V.

Technische gegevens voor het opladen van de Pylontech US2000/US3000/US5000 batterijen:

Laadspanning, DC: 52,5-53,5V (komt overeen met de uitgangsspanning van de KS 48V-DC minus de spanningsval in de kabels)

Aanbevolen laadstroom: tot 25A (US2000), 37A (US3000), 80A (US5000)

De minimale capaciteit van de batterijopslag geschikt voor de KS 48V-DC is ofwel 1 x US5000, of 2 x US3000, of 3 x US2000.

Spanning met 10% resterende lading: ca. 45V

Spanning met 20% resterende lading: ca. 48,4V

Aangezien er ten minste 10% van de lading in de batterijopslag moet blijven, raden wij aan de ondergrenswaarde voor het starten van de generator in te stellen op ongeveer 15% of 47V.

Indien de omvormer geen programmeerbare droge contacten heeft, dient het volgende aansluitschema te worden gebruikt:

Voorbeeld van een 48V batterijspanningsregelaar:

Met de batterijspanningsregelaar kunnen de onder- en bovengrenswaarden van de batterijspanning en de reactietijd worden ingesteld. Het instellen van de reactietijd is belangrijk om te voorkomen dat de generator onnodig start bij een kortstondige hoge belasting van de batterijopslag, wat kan leiden tot een kortstondige spanningsdaling die niet kan worden toegeschreven aan een lage laadstatus van de batterijopslag.

Als de accubewaker niet goed functioneert en de generator niet op tijd uitschakelt door de contacten te openen wanneer de bovengrens is bereikt, zal de generator blijven draaien totdat de BMS-controller het laadproces stopt door de overeenkomstige transistors te sluiten. Op dat moment kan er een korte stijging in de uitgangsspanning optreden door een snelle vermindering van de belasting (als er nauwelijks vermogen van de omvormer wordt afgenomen), wat de overspanningsbeveiliging (bij 57V) op de generator kan activeren.

OVERSCHRIJDING VAN SPANNING en OVERBELASTINGSBESCHERMING

Als de spanning op de 48V verzamelrail of de te leveren batterij om welke reden dan ook stijgt tot 57V of hoger, schakelt de generator onmiddellijk uit.

De uitgangsspanning van de generator wordt verlaagd wanneer de maximale stroom wordt overschreden en kan lager zijn dan 48V, maar als deze te laag wordt, wordt dit herkend als een kortsluiting en wordt de generator onmiddellijk uitgeschakeld.

Het is normaal dat de rode LED oplicht tijdens het opladen met maximale stroom. Dit betekent alleen dat de maximale uitgangsstroom van de generator is bereikt.

BESCHERMING BIJ LAGE BRANDSTOF- OF MOTOROLIESTAND

Als de brandstof op is, stopt de motor.

Als het oliepeil te laag is (gele LED gaat branden), stopt de motor onmiddellijk.

Als aan de startvoorwaarden is voldaan (de accuspanning is lager dan 47,5-48V in AUTO-modus of de EXTERNAL CONTROL-contacten zijn kortgesloten in EXTERNAL CONTROL-modus), probeert de motor 5 keer te starten en als dit niet lukt, verschijnt er een foutmelding (rode LED knippert).

EENVOUDIGE SERVICE

De generator heeft geen eigen accu en wordt gestart door de te leveren accu. De te leveren accu heeft meestal een capaciteit van enkele kWh en zelfs bij een lage lading is er nog meer dan genoeg energie om de generator te starten, zelfs na meerdere pogingen om deze te starten. Dit elimineert de noodzaak voor regelmatig onderhoud van de accu van de generator, zoals gebruikelijk is bij bijvoorbeeld wisselstroomgeneratoren, en verhoogt de betrouwbaarheid van de noodstroomvoorziening wanneer de generator zelden wordt gebruikt.

Bij de generator moet er echter op worden gelet dat de houdbaarheid van de brandstof niet wordt overschreden. Wij raden aan om alleen duurzame benzine met een octaangetal van 90-95 als brandstof te gebruiken, waarbij aandacht moet worden besteed aan mogelijke afzettingen in de carburateur en deze tijdig af te tappen afhankelijk van de houdbaarheid van de benzine.

Het is ook belangrijk om aandacht te besteden aan de houdbaarheid van de motorolie. Deze moet worden vervangen hetzij elke 12-18 maanden volgens de specificaties van de fabrikant, of elke 50 bedrijfsuren.

Het luchtfilter dient te worden vervangen afhankelijk van hoe vuil het is.

DISCLAIMER:

Deze instructies kunnen alleen als aanbeveling worden beschouwd, zijn illustratief en moeten worden aangepast aan de exacte lokale omstandigheden en voorwaarden tijdens de installatie. De installatie zelf dient te worden uitgevoerd in overeenstemming met alle normen en voorschriften. Wij aanvaarden geen verantwoordelijkheid voor verkeerde installaties en de gevolgen daarvan.