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三项逆变电源 dc96v 转 ac380v (电池逆变选型)

发布时间: 作者: 电力电子研发总工 分类:电源技术知识库

三项逆变电源在工业现场作为三相380V交流后备电源使用,输入电压为直流96V。矿山、电力、通信机房的直流屏、电动车辆、移动储能设备中,经常需要把96V电池组的直流电变换成三相380V交流电。电池逆变选型需要确认直流侧电压范围、交流侧负载类型、输出功率、过载时间、转换效率、外壳防护等级等参数。

直流96V电池组与交流380V输出的匹配

直流96V由8节12V蓄电池串联而成,也可以由32节2V单体电池串联。电池组浮充电压在108V左右,均充电压在110V左右,放电终止电压在84V左右。三相逆变电源输入端子要能在80V至120V范围内正常工作,防止电池电压波动引起保护动作。

交流侧输出为三相380V,相电压220V,频率50Hz。不一样的负载的启动特性不一样的。三相异步电机直接启动时冲击电流很大,[1]逆变器需要具备短时过载能力。阻性负载和感性负载的功率因数不一样的,选型时按照视在功率计算。

电池逆变选型的核心参数

额定功率是最低要求,还要看峰值功率。输出波形为纯正弦波时,波形畸变率低于3%,适合PLC、仪表等敏感负载。输出波形为修正波时,只能用于加热器和普通电机,不能用于精密设备。逆变器效率在90%以上,满载效率越高,电池放电时间越长。

控制方式分为工频机和高频机。工频机采用工频变压器隔离,抗冲击能力强,适合电机类负载。高频机体积小、重量轻,适合通信设备。对于电池逆变选型,如果负载为电机,优先选用工频拓扑结构。

负载功率与电池容量的对应关系

逆变器输出功率30kW时,直流侧电流约为350A。电池组容量应保证最长放电时间。例如要求满载放电1小时,至少需要直流侧提供30kW的电能,考虑损耗后电池容量按28Ah以上计算,实际还要考虑放电效率。

常用型号参数表

型号额定功率输入电压输出电压输出频率效率过载能力
SY-96/30K30kWDC80-120VAC380V±5%50Hz94%150% 60秒
SY-96/45K45kWDC80-120VAC380V±5%50Hz94%150% 60秒
SY-96/60K60kWDC80-120VAC380V±5%50Hz93%150% 60秒
SY-96/75K75kWDC80-120VAC380V±5%50Hz93%150% 60秒

三相逆变电源内部组成

三相逆变电源由直流输入断路器、EMI滤波器、逆变桥、隔离变压器、交流输出接触器、控制板、显示面板组成。逆变桥采用IGBT模块,[2]直流母线电压经过PWM调制后,由输出滤波器滤除谐波。由于直流母线电压为96V,逆变桥输出的交流电压有效值较低,必须通过变压器升压到380V。

直流侧输入电流计算

输入电流等于输出功率除以输入电压再除以效率。功率30kW,输入电压96V,效率0.94,输入电流为332A。电池电压下降时电流更大,直流电缆和熔断器按400A以上配置。

保护功能与使用环境

三相逆变电源应具备输入过压保护、输入欠压保护、输出过载保护、输出短路保护、过热保护。散热风扇在温升大于40℃时自动启动。环境温度在负10℃到40℃之间,相对湿度小于95%,且无凝结。粉尘较大的现场选用IP54防护等级的机型。

安装时逆变器外壳接地线截面积不小于相线截面积的一半。直流端子正负极不得接反。电池组连接电缆使用铜鼻子压接,并涂上防氧化剂。

现场安装与调试步骤

先检查电池组电压是否在范围内。再测量逆变器输出端对地绝缘。合上直流开关,观察面板显示是否正常。空载启动逆变器,测量三相输出相序和电压。接着接入负载,逐步增加输出功率,记录温升和电压变化。

调试过程中出现模块过热报警时,检查散热风道是否堵塞。出现直流母线过压时,检查电池组充电电压是否过高。出现输出缺相时,检查负载侧连接线和内部接触器。

选型项目对照表

确认项目选型条件
负载性质电机、加热器、电容性负载
启动方式直接启动、软启动、变频启动
最大运行功率连续运行功率和短时峰值功率
输入电压范围DC80-120V
防护等级IP20、IP54
通讯接口RS485、干接点

电池逆变选型中的常见问题

直流侧电压越低,同一功率下电流越大,线缆压降越明显。DC96V系统在30kW功率下电流超过300A,需要采用双根并联电缆。长时间大电流放电时,电池端子温度上升,容易引起接触电阻增大,继而发热,最后造成断电。

交流侧负载为电机时,要核实电机额定电流和启动倍率。有些软启动器启动电流为额定电流的3倍,逆变器短时过载倍数需要高于这个值。负载为风机水泵时,轴功率与转速的三次方成正比,选型时按照实际工况功率留出余量。

不一样的使用场景的选型侧重

在矿井下使用,需要防爆型三相逆变电源,外壳采用隔爆结构。在通信基站使用,要求散热好、噪音低。在移动车辆上使用,需要抗振动设计。山东运电气有限公司生产的三相逆变电源支持DC96V转AC380V,可加装输入滤波器、输出隔离变压器和遥控面板。

山东运电气有限公司提供的三相逆变电源,在出厂前经过满载老化测试,附带直流输入端子防护罩和操作手册。选型时必须明确现场直流电源类型、负载启动电流和环境条件。上述参数确认后,才能确定最终订单配置。

参考文献

  1. 异步电机 — 来源:百度百科
  2. IGBT模块 — 来源:百度百科

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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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