Leysa 'skuggavirknislitun' í biðstöðu fyrir stórskala B2B-innviðauppsetningar.

Inngangur að skjóðuáhrifum á umvandlara í biðstöðu

Í stórskálulegum viðskipta-, iðnaðar- og notkunarstigsskerfum fyrir geymslu raforku í batteríum (BESS) er áhrifavænleiki reiknaður með tíundahluta prósentu. Á meðan mikil athygli er beind við umbreytingaráhrif umvandlara í hámarksgögnun, áttu oftast stað undir því sem kallað er „skjóðuáhrif á rafmagnsnotkun“ eða tap í biðstöðu þegar kerfið er óvirkt.

Þegar sólkerfi verða myrkir um nótt, eða þegar iðnaðarvélbúnaður er slökktur á vikendunum, eru fjölkílvattasnúðarstöðvar samt tengdar kerfinu. Jafnvel þegar þær veita enga AC afla á hlutinn, halda þessar einingar áfram að draga rafstraum úr DC rafhlaðubankanum eða AC rafnetinu til að halda innri rafmagnskringlum sínum í virkni. Á ársgrundvelli getur þessi samfelld, óframkvæmda aflaþörf leitt til þess að þúsundir kílovattstunda orku fara til spillis, sem hefur beinan áhrif á ávinning skammta (ROI) kerfisins.

Þessi grein greinir efnisfræðilega grundvallarstaðsetningu biðstöðu-tap í háháðum snúðum og skýrir verkfræðilegar leyfisleiðir til að losna við andlega aflaþörf.

Spurning: Hvað veldur 'andlegri aflaþörf' í stórum snúðuröðum og hvernig er hægt að minnka hana?

Ghostsneið í biðstöðu er vald af virku stjórnunarefnum, virkum kælihjólum og tapum í járnmagni í of stórum umbreytum. Til að minnka þessi biðstöðutöp í stórskálulegum B2B kerfum verða verkfræðingar að innleiða skilyrt biðstöðusvefnþröskuld, stilla heppilega aðal-undirráðakerfi í samskiptum, setja upp ytri DC-aðskilnaðarsambandsskakta með lágan straumforsýningu og velja hámætti toroidal-basiða lágfrekvenz eða háfrekvenz umbreytuvél sem JYINS hefur hönnuð með innbyggðum lágstraum-umhverfisvísamódi.

Eðlisfræði og heimildir biðstöðusneiðar

Til að fjarlægja ghostsneið þurfum við fyrst að finna hvar þessi orka er notað í umbreytuvélarkitektúrunni. Það eru þrjár helstu vélbúnaðarflokkar sem ábyrgast ónotaðrar orkuákerfi:

• Virkt stjórnun- og samskiptaelektróník: Hver iðnaðarumbreytari inniheldur safn af tölfræðilegum signalvinnuhringjum (DSP), smástýringareiningum, Wi-Fi/GPRS-samskiptamódemum og skynjara (sem fylgja spennu, rafstraumi og hitastigi). Þessar stjórnborð þurfa samfellda, staðbundna jafnspennu (venjulega 5 V eða 12 V) sem veitir innri hjálparrafmagnsveita. Þessi samfellda rafmagnsnotkun er óbreytt hvort sem umbreytariinn veitir 0% eða 100% hleðslu.
• Gáttstýring og skiptiföll: Til að framleiða visspennubog, sendir stýringareining umbreytarains samfellt háþratt pulshæðsstýringar (PWM) merkjaskyni á raftransistornum (MOSFET) eða raftransistornum með stýringu á rafmagni (IGBT). Raunverulegt skipti þessara hálfleiðara, jafnvel við enga hleðslu, neytir rafstraums vegna parasítískra rafspennuhólfanna í gáttum hálfleiðarans. Þetta er þekkt sem skyldu skiptiföll.
• Magnétkjarna og tap í vörpunaraðilum: Lágt tíðni vörpunaraðilar nota þungar koparvörpunaraðila til að hækka spennuna og skilja rásirnar. Jafnvel þegar engin hleðsla er tengd við jafntíðni úttakið er primærrásin í vörpunaraðlinum virkjuð af skiptikringlun vörpunaraðilsins. Þessi virkjun veldur breytilegum segulstraumum í steinkjarnanum sem leiða til samfelldra straumstöðutapa og hysteresis-tapa, sem samtals eru kölluð 'járn-tap' eða virkjunartaka. Í stórum 10 kW lágt tíðni vörpunaraðilum geta járn-töpun verið auðveldlega yfir 80W til 150W samfelldrar taka.
• Virkjun kæliþyrlu: Vörpunaraðilar með háa aflnotkun nota virka kæliþyrlu. Ef hitastig vörpunaraðilsins er hátt eftir tíma með háa hleðslu, eða ef stýrikerfi þyrlunnar er slæmt forritað, geta kæliþyrlurnar heldur keyrt á fullum hraða án hleðslu og tekið 20W til 100W á hverja þyrlu.

Ákvörðun fjárhagslegs áhrifa á B2B kerfi

Lítum á miðstóra off-grid iðnaðarlega mikrólóðnet sem notar fimm 10 kW lágfrekvensa samsíðu invertera fyrir heildargetu 50 kW.

Ef hver inverter hefur óvirkt biðstöðuárfang 120 W, er heildarbiðstöðuárfangurinn fyrir allt kerfið 600 W.

Yfir venjulegan 14 klukkustunda óframkvæmdartíma (frá 17:00 til 07:00 næsta dag) mun þetta kerfi nota:

0,6 kW × 14 klukkustundir = 8,4 kWh orku á dag.

Yfir heil ár er þessi biðstöðuþáttur samtals:

8,4 kWh × 365 dagar = 3066 kWh gagnslaust notaðar orku.

Ef kerfið byggist á batterígeymslu þar sem kostnaður við geymda orku er metinn í 0,15 USD á kWh (með tillit til upphafskostnaðar PV-kerfis og eftirlitsskaða á batteríum), kostar þessi biðstöðuþáttur viðskiptastöðina 460 USD á ári á hverri staðsetningu. Fyrir símaþátta rekendur með 1000 fjarstaða stöðvar er þetta árlegur tapakostnaður nær helmingur milljónar dollara.

Tæknilegar lausnir til að losa við dauða orku

Að góðu er hægt að minnka eða útskýra þessa biðstöðuávöxtun með ýmsum sterkum aðferðum í nútíma raforkutækni:

• 1. Virkjun áræðis- eða svefnham (Eco/Sleep Mode) með hleðsluskiptingu

JYINS umbreytir eru útbúin með mjög ávinna „áræðisham“ eða „leitaham“. Þegar þessi hamur er virkjaður, slökkvar umbreytirinn á háfrekvennar skiptihreiningar og fer í djúpan svefnham ef virk hleðsla fellur undir ákveðið þröskuldsgildi (t.d. 20 Vatt). Í þessum ham skilar umbreytirinn aðeins stuttu „leitarpulsi“ einu sinni á 2–5 sekúndur til að greina hvort hleðsla hafi verið virkjuð. Í áræðisham fellur biðstöðuávöxtunin frá 100 Vatt niður í minna en 5 Vatt. Þegar tæki eða véla er virkjuð vaknar umbreytirinn strax og veitir samfellda rafmagnsveitur innan millisekúnda.

• 2. Aðal-undirumbreytir klöstrun (Dynamísk útskýring á fasa)

Í samsíða inverterstillingum er mjög óþætt sem að keyra allar einingarnar samtímis undir lágum hleðsluskilyrðum. Meistar-þjónustusamstilling leysir þetta vandamál. Undir lágri hleðslu er aðeins einn „meistari“ inverter virkur til að styðja hleðsluna. Hinir „þjónustuinvertar“ eru settir í biðstöðu án straumdráttar. Þegar eftirspurnin eykst vaknar stýrikerfið viðbótarinvertara einn og einn til að styðja hleðsluna og slökkvar á þeim þegar hleðslan minnkar. Þetta tryggir að virkniinvertarinn séu alltaf í hámarkseffektívni sinni.

• 3. Ytri jafntölustraumssambandshaldar og sjálfvirk ræli

Fyrir kerfi sem eru fullkomlega óvirkin á ákveðnum tímum (t.d. viðskiptaformlegar opinberar stofur um helgar) geta verkfræðingar sett upp rafmagnsdrifna jafntölu (DC) aðskiljufleysi eða hávirkni tengiflesi á jafntölupinnunum fyrir rafhlaðuna. Þessi tengiflesi geta verið stýrð með einfaldri vikulegri forritanlegri tímatækju eða yfirvaldssýstemati PLC. Kl. 18:00 föstudags koma tengiflesin í framkvæmd og afturkalla inverterana frá rafhlaðubankinum, sem útskýrir jafntölusvæfisnotkun í biðstöðu. Tengiflesin loka aftur kl. 06:00 mánudagsins áður en starfsfólk komur á staðinn.

• 4. Val á hávirkum toroidal hönnunum

Þegar lágfrekvenzusnúðar eru nauðsynlegir ættu kerfisbyggjar að velja einingar sem eru gerðar með toroida (dónutlaga) þráðstöngum í stað hefðbundinna ferhyrninga EI-kernuþráðstöngva. JYINS notar hágæða, kornáttu silíkustál toroidaþráðstöngva. Samfelld hringlaga formið á toroidakernunni hefur miklu sterkari rafmagnstengingu og miklu lægri útvarpsflæði, sem minnkar „járn-tap“ í óvirkum ástandi um allt að 50% miðað við hefðbundna ferhyrningaþráðstöngva.

Ályktun

Að leysa vandann við óþarfa rafstraumneytingu er mjög áhrifamikil leið til að hámarka ávinning úr B2B umvöndunaraðgerðum og lengja þeirra notkunartíma. Með því að skilja að rafmagnstap í biðstöðu stafa af stýrikerfum, óvirku skiptingum og mágnætiskri hörðu í umbreytum geta verkfræðingar tekið áðurhugsaðar hönnunarákvörðanir. Með því að virkja hefðbundna Eco-search reigi JYINS, hönnuðu snjalla aðal- og undirstýrikerfi og notað hár ávinnings toroida tæki minnkar þessi aðferð verulega rafmagnstap í biðstöðu, verndar mikilvæga rafhlaðugetu og hámarkar fjárhagslega ávinning úr stórskáluprófum rafmagnsveitunarkerfum.