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。
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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-96/30K | 30kW | DC80-120V | AC380V±5% | 50Hz | 94% | 150% 60秒 |
| SY-96/45K | 45kW | DC80-120V | AC380V±5% | 50Hz | 94% | 150% 60秒 |
| SY-96/60K | 60kW | DC80-120V | AC380V±5% | 50Hz | 93% | 150% 60秒 |
| SY-96/75K | 75kW | DC80-120V | AC380V±5% | 50Hz | 93% | 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。
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