Generator prądu stałego KS 48V-DC oraz baterie 48V od Pylontech

Artykuł jest chroniony prawem autorskim. Publikowanie całego artykułu lub jego części bez wyraźnego odniesienia do źródła (link do strony internetowej Könner & Söhnen) jest niedozwolone.

Instrukcje te opisują użycie generatora prądu stałego KS 48V-DC jako awaryjnego źródła zasilania dla systemów z magazynowaniem energii w bateriach opartych na bardzo popularnych bateriach 48V od Pylontech z 15 ogniwami LiFePo4 połączonymi szeregowo, ale są również stosowalne do innych systemów magazynowania energii w bateriach 48V, takich jak 13 ogniw LiIon połączonych szeregowo itp.

GENERATORY PRĄDU STAŁEGO jako źródło energii do magazynowania baterii mają wiele zalet w porównaniu z połączeniem alternatora i ładowarki. Bardziej szczegółowy opis można znaleźć w naszym materiale informacyjnym „Rozwiązania zasilania awaryjnego z generatorem prądu stałego KS 48V-DC”.

KS 48V-DC jest podłączony bezpośrednio do akumulatora lub szyny zbiorczej 48V i pełni tę samą funkcję co inne źródła prądu stałego, takie jak pole słoneczne czy turbina wiatrowa z kontrolerem ładowania.

Ładowanie akumulatora za pomocą kontrolera ładowania słonecznego jest skomplikowane i zależy od zużycia energii przez falownik:

Na obrazie po lewej stronie nie jest pobierana żadna moc z inwertera do zasilania domu, a na obrazie po prawej stronie moc jest pobierana w impulsach w celu utworzenia fali sinusoidalnej.

Generator prądu stałego posiada wiele uzwojeń oraz elektroniczne sterowanie, co sprawia, że prąd wyjściowy jest znacznie bardziej płynny. Tak wygląda prąd ładowania (w kolorze zielonym) akumulatora LiFePo4 (przypadek ekstremalny) przy prądzie 40A i 70A (wartość skuteczna):

Tętnienia napięcia wyjściowego generatora prądu stałego są bardzo niskie, co jednak może powodować tętnienia prądu ładowania w akumulatorze LiFePo4. W miarę wzrostu prądu ładowania, różnica między własnym napięciem akumulatora a napięciem generatora zwiększa się, co może prowadzić do zmniejszenia tętnień prądu ładowania.

Generator prądu stałego do ładowania akumulatorów jest dobrym rozwiązaniem z każdego punktu widzenia, a w niektórych przypadkach nie ma lepszej, jeśli w ogóle, alternatywy.

Na przykład, w przypadku inwerterów sieciowych z funkcją zasilania awaryjnego i z magazynem energii w postaci baterii DC, nie ma możliwości użycia generatora prądu przemiennego zamiast publicznej sieci energetycznej, ponieważ taki generator może zostać uszkodzony przez sprzężenie zwrotne mocy. Magazyn energii w postaci baterii prądu stałego może być ładowany tylko ze źródła prądu stałego.

Könner & Söhnen nieustannie pracuje nad możliwością oferowania naszym klientom dobrych rozwiązań. Niezawodne zasilanie jest niezwykle ważne, a generatory prądu stałego od Könner & Söhnen powinny odgrywać w tym istotną rolę.

Generator prądu stałego KS 48V-DC został specjalnie opracowany do magazynowania energii w akumulatorach 48V, których zakres napięcia roboczego pokrywa się z zakresem 48-54V.

Oto parametry najczęściej spotykanych baterii w porównaniu:

Należy zwrócić uwagę na takie parametry, jak maksymalne napięcie ładowania, zalecany prąd oraz użyteczna pojemność:

Maksymalne napięcie wyjściowe KS 48V-DC jest dobrane w taki sposób, aby nie dochodziło do przeładowania, nawet w przypadku akumulatorów AGM i kwasowo-ołowiowych. Jest to w zakresie ładowania podtrzymującego i nie może uszkodzić akumulatorów, nawet jeśli generator pracuje przez kilka godzin.

Jeśli napięcie na szynie zbiorczej 48V wzrośnie do 57V (np. z powodu innych źródeł zasilania DC), generator zatrzymuje się natychmiast, niezależnie od trybu.

Baterie litowe są wyposażone w kontrolery BMS, które również zapobiegają przeładowaniu.

Zakres napięcia 48-54V pasuje do większości szyn zbiorczych 48V. Należy również uwzględnić spadek napięcia w kablach od generatora do szyn zbiorczych 48V, który może wynosić 0,5-1,0V w zależności od natężenia prądu.

KS 48V-DC działa jak ładowarka lub moduł ładowania z charakterystyką IU:

DZIAŁANIE W TRYBIE AUTOMATYCZNYM

Generator w trybie AUTO monitoruje napięcie akumulatora do zasilenia i uruchamia się automatycznie, gdy osiągnięta zostanie niższa wartość napięcia 47,5-48V. Czas reakcji około 5 sekund.

Generator ładuje akumulator napięciem do 53,5-54V i prądem do 70-75A i wyłącza się, gdy napięcie osiągnie 53,5-54V, a prąd ładowania spadnie poniżej 20A. Czas reakcji około 30 sekund.

Generator można uruchomić, naciskając przycisk START w dowolnym momencie, niezależnie od napięcia akumulatora, ale zostanie zatrzymany w ciągu 30 sekund po spadku poboru prądu poniżej 20A.

Zielona lampka sygnalizacyjna (wskaźnik działania) świeci się ciągle, gdy pobór prądu przekracza 20A, i miga, gdy pobór prądu spada poniżej 20A.

Jeśli zużycie energii w danym przypadku technicznie nigdy nie powinno spaść poniżej 20A (szyna zbiorcza 48V), należy użyć trybu ZEWNĘTRZNEGO STEROWANIA, aby generator nie pracował ciągle.

Baterie z 15 ogniwami LiFePo4, takie jak Pylontech US2000, US3000 i US5000, mają niższe napięcie robocze, a ładowanie takiej baterii w trybie AUTO musiałoby być przeprowadzane z użyciem stałego prądu (maksymalny prąd 70A, czerwona dioda LED świeci się na stałe) aż do pełnego naładowania baterii i zamknięcia kontrolera BMS.

W większości przypadków nie jest to pożądane, ponieważ optymalny poziom naładowania baterii litowej wynosi 50-80%. Ponadto zawsze musi być trochę „miejsca na słońce”. Generator musi dostarczyć tylko określoną ilość energii do baterii, aby zasilanie pozostawało nieprzerwane, nawet gdy nie ma wystarczającej ilości słońca, wiatru itp.

Generator KS 48V-DC DC posiada tryb KONTROLI ZEWNĘTRZNEJ, który umożliwia różnorodne rozwiązania zasilania awaryjnego i pozwala na dostosowanie generatora do różnych warunków przechowywania i pracy baterii 48V. 

DZIAŁANIE W TRYBIE STEROWANIA ZEWNĘTRZNEGO

Generator w trybie ZEWNĘTRZNEGO STEROWANIA zostanie uruchomiony przez zamknięcie styków TERMINALA STEROWANIA i zatrzymany przez ich otwarcie. Ten tryb pozwala na optymalne dostosowanie generatora do różnych systemów magazynowania energii w bateriach poprzez zewnętrzne sterowanie urządzeniami z bezpotencjałowymi stykami „suchymi”, co znacznie rozszerza zakres zastosowania generatora. Z zworką między stykami TERMINALA STEROWANIA, generator uruchamia się natychmiast po przekręceniu przełącznika obrotowego do pozycji WŁĄCZ i zatrzymuje się, gdy jest w pozycji WYŁĄCZ. Takie użycie jest zalecane, aby móc uruchamiać i zatrzymywać generator ręcznie, niezależnie od napięcia baterii.

Wiele urządzeń jest wyposażonych w potencjalnie wolne "suche" styki (falowniki, UPS-y, baterie z kontrolerami BMS, monitory baterii, przekaźniki czasowe itp.), co umożliwia wdrożenie wszystkich możliwych algorytmów użycia generatora.

OCHRONA PRZED PRZEPIĘCIEM I PRZECIĄŻENIEM

Jeśli napięcie na szynie zbiorczej 48V lub na baterii, która ma być zasilana, wzrośnie do 57V lub wyżej z jakiegokolwiek powodu, generator wyłącza się natychmiast. 

Napięcie wyjściowe generatora jest zmniejszane, gdy przekroczony zostanie maksymalny prąd i może być niższe niż 48V, ale jeśli spadnie zbyt nisko, jest to rozpoznawane jako zwarcie i generator jest natychmiast wyłączany.

Jest normalne, że czerwona dioda LED zapala się podczas ładowania przy maksymalnym prądzie. Oznacza to jedynie, że osiągnięto maksymalny prąd wyjściowy generatora.

Zalecany schemat połączeń dla KS 48V-DC do automatycznego ładowania magazynu energii opartego na bateriach 48V z 15 ogniwami LiFePo4 połączonymi szeregowo:

Generator uruchamiany jest przez zamknięcie programowalnych suchych styków falownika i zatrzymywany przez ich otwarcie.

Jednostka sterująca baterią służy jako dodatkowa ochrona przed przeładowaniem w przypadku wystąpienia problemów z inwerterem lub awarii kontrolera BMS baterii. Zalecamy ustawienie górnej wartości progowej (kontakty są otwierane) na monitorze baterii na poziomie 51-52V.

Dane techniczne dotyczące ładowania akumulatorów Pylontech US2000/US3000/US5000:

Napięcie ładowania, DC: 52,5-53,5V (odpowiada napięciu wyjściowemu KS 48V-DC minus spadek napięcia w kablach)

Zalecany prąd ładowania: do 25A (US2000), 37A (US3000), 80A (US5000)

Minimalna pojemność magazynu energii odpowiednia dla KS 48V-DC to albo 1 x US5000, albo 2 x US3000, albo 3 x US2000.

Napięcie przy 10% pozostałego ładunku: ok. 45V

Napięcie przy 20% pozostałego ładunku: ok. 48,4V

Ponieważ co najmniej 10% ładunku powinno pozostać w magazynie baterii, zalecamy ustawienie dolnej wartości progowej do uruchomienia generatora na około 15% lub 47V.

Jeśli falownik nie ma mieć programowalnych styków bezpotencjałowych, należy użyć następującego schematu połączeń:

Przykład jednostki sterującej napięciem akumulatora 48V:

Dzięki jednostce sterującej napięciem akumulatora można ustawić dolne i górne wartości progowe napięcia akumulatora oraz czas reakcji. Ustawienie czasu reakcji jest istotne, aby uniknąć niepotrzebnego uruchamiania generatora w przypadku krótkotrwałego dużego obciążenia magazynu energii, co może prowadzić do krótkotrwałego spadku napięcia, którego nie można przypisać niskiemu poziomowi naładowania magazynu energii.

Jeśli monitor baterii nie działa prawidłowo i nie wyłącza generatora na czas poprzez otwarcie styków po osiągnięciu górnego progu, generator będzie nadal działał, dopóki kontroler BMS nie zatrzyma procesu ładowania poprzez zamknięcie odpowiednich tranzystorów. W tym momencie może nastąpić krótkotrwały wzrost napięcia wyjściowego z powodu szybkiego zmniejszenia obciążenia (jeśli z inwertera ma być pobierana minimalna moc), co może uruchomić ochronę przed przepięciem (przy 57V) na generatorze.

OCHRONA PRZED PRZEPIĘCIEM I PRZECIĄŻENIEM

Jeśli napięcie na szynie zbiorczej 48V lub na baterii, która ma być zasilana, wzrośnie do 57V lub wyżej z jakiegokolwiek powodu, generator wyłącza się natychmiast.

Napięcie wyjściowe generatora jest zmniejszane, gdy przekroczony zostanie maksymalny prąd i może być niższe niż 48V, ale jeśli spadnie zbyt nisko, jest to rozpoznawane jako zwarcie i generator jest natychmiast wyłączany.

Jest normalne, że czerwona dioda LED zapala się podczas ładowania przy maksymalnym prądzie. Oznacza to jedynie, że osiągnięto maksymalny prąd wyjściowy generatora.

OCHRONA W PRZYPADKU NISKIEGO POZIOMU PALIWA LUB OLEJU SILNIKOWEGO

Jeśli paliwo się skończy, silnik się zatrzymuje.

Jeśli poziom oleju jest zbyt niski (zapala się żółta dioda LED), silnik natychmiast się zatrzymuje.

Jeśli spełnione są warunki początkowe (napięcie akumulatora jest poniżej 47,5-48V w trybie AUTO lub styki STEROWANIA ZEWNĘTRZNEGO są zwarte w trybie STEROWANIA ZEWNĘTRZNEGO), silnik próbuje uruchomić się 5 razy, a jeśli to się nie uda, pojawia się komunikat o błędzie (czerwona dioda LED miga).

ŁATWA OBSŁUGA

Generator nie posiada własnej baterii i jest uruchamiany przez dostarczaną baterię. Dostarczana bateria zazwyczaj ma pojemność kilku kWh i nawet przy niskim poziomie naładowania wciąż posiada wystarczającą ilość energii do uruchomienia generatora, nawet po kilku próbach jego uruchomienia. To eliminuje konieczność regularnej konserwacji baterii generatora, co jest zwyczajowe w przypadku generatorów prądu przemiennego, i zwiększa niezawodność zasilania awaryjnego, gdy generator jest rzadko używany.

Jednakże w przypadku generatora należy zachować ostrożność, aby nie przekroczyć okresu przydatności paliwa do użycia. Zalecamy stosowanie wyłącznie trwałej benzyny o liczbie oktanowej 90-95 jako paliwa, zwracając uwagę na możliwe osady w gaźniku i opróżnianie ich w odpowiednim czasie w zależności od okresu przydatności benzyny.

Ważne jest również zwrócenie uwagi na okres przydatności oleju silnikowego. Należy go wymieniać co 12-18 miesięcy zgodnie z zaleceniami producenta lub co 50 godzin pracy.

Filtr powietrza powinien być wymieniany w zależności od stopnia jego zabrudzenia.

ZASTRZEŻENIE:

Instrukcje te mogą być traktowane jedynie jako zalecenie, mają charakter poglądowy i muszą być dostosowane do dokładnych lokalnych okoliczności i warunków podczas instalacji. Sama instalacja powinna być przeprowadzona zgodnie ze wszystkimi normami i przepisami. Nie ponosimy odpowiedzialności za błędne instalacje i ich konsekwencje.