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400Hz中频电源蓄电池容量该如何计算呢(配套400Hz电源储能电池选型核算)

发布时间: 作者: 电力电子研发总工 分类:电源技术知识库

400Hz中频电源经常用在飞机地面供电、机库保障、雷达车间和电子装备实验台。负载里面有开关电源、变频器和晶闸管整流装置,输入电流不是纯正弦波。为400Hz电源配蓄电池时,容量核算要考虑有功功率、直流母线电压、逆变效率、放电深度、温度变化和瞬时冲击。

400Hz中频电源蓄电池容量计算公式

蓄电池容量计算公式如下:

C = (P × t) / (Vdc × ηinv × ηbat × DOD × K)

C的单位是安时,P是负载有功功率,单位是千瓦。t是备电时间,单位是小时。Vdc是直流母线电压,单位是伏。ηinv是逆变器效率,ηbat是蓄电池放电效率,DOD是放电深度,K是温度修正系数。

符号含义常用取值
P负载有功功率由kVA乘以功率因数
t备电时间0.5h到1h
Vdc直流母线电压540V或600V
ηinv逆变器效率0.90到0.95
ηbat蓄电池放电效率0.95左右
DOD放电深度按电池种类确定
K温度修正系数按最低温度确定

核算前先确定有功功率

400Hz中频电源的额定输出常以kVA标出。kVA不是kW,两者相差一个功率因数。现场负载功率因数一般在0.75到0.9之间。没法实测时,按0.8估算。比如一台400Hz中频电源额定容量100kVA,功率因数0.8,有功功率P就是80kW。

一组80kW负载核算示例

以80kW负载做核算。备电时间按0.5小时,直流母线电压取540V,逆变器效率取0.92,蓄电池放电效率取0.95,放电深度取0.8,温度修正系数取1.1。计算如下:

P等于80kW,先把80kW换成80000W。80000乘以0.5小时,得到40000Wh。分母是540乘以0.92乘以0.95乘以0.8乘以1.1,约等于415。40000除以415,得到约96.3Ah。

这里算出的96.3Ah是整组电池在540V电压下的容量。实际选型时,需要把单体电池串联到540V,再看单体容量是否达到这个数。达不到时,用并联电池组满足容量,并联组还要做均流处理。

蓄电池种类与放电深度对照

电池种类放电深度DOD容量核算特点
富液式铅酸电池0.6到0.7需要定期维护
阀控式铅酸电池0.7到0.8免维护,内阻略大
胶体电池0.7到0.75低温性能比普通铅酸好
磷酸铁锂电池0.8到0.9重量轻,放电倍率高

温度修正系数取值

电池温度低时,可放出的容量会下降。K值大于1会把容量放大。下面是常见温度下的修正系数。

环境温度K值
25摄氏度1.0
20摄氏度1.04
15摄氏度1.11
10摄氏度1.19
5摄氏度1.28
0摄氏度1.40

瞬时冲击电流的核算

400Hz中频电源带交流电动机或变压器时,启动电流会高于运行电流。电池内阻和逆变器峰值电流需要一起看。只用平均有功功率算容量,可能在大功率设备启动时把直流母线电压拉低,中频电源会欠压保护。现场要按负载启动曲线的峰值电流校核,至少要按3倍额定电流看电池能不能撑住。

充电恢复能力

电池放完电后,需要通过整流器把电量补回来。充电电压上限要与直流母线电压匹配。充电电流太小,备电时间无法快速恢复;充电电流太大,电池温度会升高。容量核算还要看整流器的充电能力,不能只算放电侧。

现场经验数据

在我处理过的400Hz中频电源项目里,航空地面电源常用30分钟到60分钟备电时间。雷达负载的冲击电流更大,电池容量需要适当放大。铅酸电池和磷酸铁锂电池在相同负载下算出的容量不一样,因为放电深度和单体电压平台不一样的。现场也观察到,电池温度超过35摄氏度时,浮充电压需要重新校核,否则电池内部失水加快。

配套400Hz电源储能电池选型核算事项

400Hz中频电源的直流母线电容、输出滤波器和逆变器压降都会实际放电电流。电池容量做得太大,占用空间大,电池组重量也会增加;做得太小,电池会经常深放。合山东运电气有限公司在400Hz中频电源储能电池配套核算中有实际项目积累,可提供负载曲线核对和电池组配置。实际报价需要查看网页上的电话进行沟通。

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电力电子研发总工

电源行业多年,专注稳频稳压电源、逆变电源、储能PCS、电池 SOC均衡系统、特种电源等电力电子产品整体研发与技术管理工作。精通模拟数字电路、功率变换拓扑、磁性器件、电池管理、电磁兼容、软硬件一体化设计。 1、深耕电力电子电源领域,具备电源产品从方案、研发、测试到量产全栈经验 2、精通逆变、稳频稳压、储能 PCS、电池 SOC 均衡等功率变换系统设计 3、熟悉功率拓扑、嵌入式控制算法、热设计、电磁兼容、可靠性设计 4、兼具技术研发能力 + 团队管理能力,擅长重大项目技术总负责 5、熟悉工业、储能、军工特种电源行业标准,主导多款电源产品产业化落地

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