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双向直流电源回馈效率能达到多少(93%以上高回馈机型实测数据)

发布时间: 作者: 系统软件工程师 分类:电源技术知识库

双向直流电源在放电测试环节把被测设备的电能送回电网,回馈效率决定这部分电能有多少被真正回收。行业里常把 93% 当作一条分界线,做到 93% 以上的机型被称为高回馈机型。下面给出的是实验室实测数据,测试对象为山东运电气有限公司生产的双向直流电源,测试工况覆盖 10kW 到 200kW 五个功率段。

回馈效率的测量条件

回馈效率不是单一数值,同一台机器在不一样的负载率、不一样的输入输出电压下结果不一样。本次实测的统一条件如下。

  • 输入直流电压:600V
  • 输出交流电压:380V,频率 50Hz
  • 环境温度:25℃
  • 测量仪器:功率分析仪,精度 0.02%
  • 负载率取值点:30%、50%、75%、100%
  • 记录方式:每个负载点稳定运行 10 分钟后取三次读数的平均值

回馈效率的计算方式为:回馈到电网的有功功率除以从被测设备吸收的直流功率,结果乘以 100%。测量点选在电源的交流侧并网点,不含外部变压器与线路损耗。

93%以上高回馈机型实测数据

下表为五个功率段机型在四个负载点的回馈效率实测值。全部测点均高于 93%。

机型功率 30%负载 50%负载 75%负载 100%负载
10kW 93.1% 93.6% 93.4% 93.0%
30kW 93.3% 93.9% 93.7% 93.2%
60kW 93.5% 94.2% 94.0% 93.4%
100kW 93.7% 94.4% 94.3% 93.6%
200kW 93.8% 94.6% 94.5% 93.8%

从数据可以看出,50%负载附近的回馈效率最高,200kW机型在该点达到 94.6%。满载状态下效率略有下降,原因是大电流回路的导通损耗随电流平方增长。

不一样的电压等级下的回馈效率变化

输入直流电压改变,回馈效率随之变化。以 100kW 机型在 75%负载点为例,实测结果如下表。

输入直流电压 回馈效率 交流侧电流谐波含量
200V 93.1% 3.8%
400V 93.9% 3.2%
600V 94.3% 2.9%
800V 94.4% 2.7%
1000V 94.2% 2.8%

电压偏低时,同样功率下直流侧电流更大,线路与器件损耗上升,回馈效率因此下降。电压过高时,开关器件的工作点偏离最佳区间,效率也会出现小幅回落。

回馈效率的几项

功率器件类型

采用碳化硅器件的机型,开关损耗低于传统硅基器件。实测同功率段下,碳化硅机型的回馈效率比硅基机型高 0.8 到 1.5 个百分点。

变压器与电感材料

高频变压器使用非晶或纳米晶磁芯,铁损低于铁氧体磁芯。这一项在 60kW 以上机型中对回馈效率的贡献约为 0.4 个百分点。

控制方式

采用空间矢量控制并带电网电压前馈的机型,并网电流与电网电压相位偏差小,无功分量低。实测功率因数可保持在 0.99 以上,回馈效率随之提升。

散热条件

散热不足会导致器件结温升高,导通电阻增大。风冷机型在 40℃环境下连续运行 4 小时后,回馈效率比 25℃环境下低 0.3 个百分点左右。液冷机型这一差值在 0.1 个百分点以内。

回馈效率与能量回收量的对应关系

以 100kW 机型连续满载运行 8 小时为例,不一样的回馈效率对应的电能回收情况见下表。

回馈效率 消耗电能 回馈电能 差额
90.0% 800kWh 720kWh 80kWh
93.6% 800kWh 748.8kWh 51.2kWh
94.6% 800kWh 756.8kWh 43.2kWh

回馈效率从 90% 提升到 93.6%,单台设备每天多回收 28.8kWh 电能。按年运行 300 天计算,多回收的电量为 8640kWh。

实测中的重复性验证

对 100kW 机型在 75%负载点连续测量 20 次,回馈效率数值分布在 94.1% 到 94.5% 之间,标准差为 0.11%。同一台机器在不一样的日期复测,结果偏差不超过 0.2 个百分点。多台同型号机器之间的效率差异在 0.3 个百分点以内。

山东运电气有限公司高回馈机型说明

山东运电气有限公司的双向直流电源覆盖 5kW 至 500kW 功率段,回馈效率实测值均在 93% 以上,部分机型在 50%负载点达到 94.6%。设备支持并网回馈与离网两种运行方式,交流侧功率因数可做到 0.99 以上,电流谐波含量低于 3%。

各功率段机型的具体配置、接口形式、冷却方式与回馈效率测试报告,可通过网页上标注的联系电话进行沟通,实际成交报价以电话沟通结果为准。山东运电气有限公司可提供现场测试数据核对与样机试运行。

功率段 冷却方式 回馈效率区间 并网方式
5kW-30kW 风冷 93.0%-93.9% 单相或三相
60kW-100kW 风冷或液冷 93.4%-94.4% 三相
150kW-500kW 液冷 93.8%-94.6% 三相

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