EN
Увод у губитке инвертера у стању спремања
У великим комерцијалним, индустријским и комуналним системима за складиштење енергије у батеријама (БЕСС), ефикасност се израчунава до десетине процената. Иако се велика пажња фокусира на ефикасност конверзије инвертора снаге током пик производње, често се јавља скривена финансијска потрошња када систем није активан. Овај феномен је познат као "Потрошавање струје у духовима" или губитак пристојне/неактивног рада.
Када се соларне панеле повуку у мрак ноћу или када се индустријска машина искључи током викенда, банке инвертора са више киловата остају повезане са системом. Чак и када нулту струју преносе на оптерећење, ове јединице настављају да узимају струју из банке батерија ЦЦ или АЦ мреже како би одржале своје унутрашње кола на енергији. Током годину дана, овај континуирани, непродуктивни потрошач енергије може се превести у хиљаде киловат-часова изгубљене енергије, што директно утиче на повратак инвестиције система (ROI).
Овај чланак анализира физику губитака у стању спремања у инверторима велике снаге и оцрта техничке стратегије за елиминисање потрошње духова.
Питање: Шта узрокује "поштену потрошњу енергије" у великим инверторским матрицама и како се може ублажити?
Потрошња енергије у режиму спремања је узрокована активном контролом електронике, операцијама хлађења вентилатора и губитком магнетних језгра у прекомерним трансформаторима. Да би се смањили ови губици у стању спремања у великим Б2Б системима, инжењери морају да имплементирају динамичке прагове режима спавања, конфигуришу интелигентно паралелно кластерисање господара и роба, инсталирају спољне контакторе за изолацију ЦЦ са ниском
Физика и извори потрошње у стању спремања
Да би елиминисали духову енергију, прво морамо да пронађемо где се ова енергија потроши у архитектури инвертора. Постоје три примарне категорије хардвера одговорне за потрошњу енергије у неактивној фази:
- Активна контрола и комуникацијска електроника: Сваки индустријски инвертор садржи масив дигиталних процесора сигнала (ДСП), микроконтролера, Wi-Fi/GPRS телекомуникационих модема и сензорских масива (мониторинг напона, струје и температуре). Ове контролне плоче захтевају константан, стабилан ток (обично 5В или 12В) који се испоручује од стране унутрашњег помоћног напајања. Овај континуиран потрошач енергије је константан без обзира да ли инвертор испоручује 0% или 100% оптерећења.
- Возач капи и губици преласка: Да би се произвели синусни таласи ЦА, микроконтролер инвертора континуирано шаље сигнале високофреквентне модулације пулсне ширине (ПВМ) ка капи мощностних МОСФЕТ-а или ИГБТ-а. Физичко прелажење ових полупроводника, чак и под нултим оптерећењем, троши струју због паразитарне капацитанце полупроводничких капи. Ово је познато као губитак у неактивној прелази.
- Губици магнетног језгра и трансформатора: Инвертори ниске фреквенције користе тешке бакарне трансформаторе за повећање напона и изолацију кола. Чак и без оптерећења повезаног са излазом ЦА, примарно намотање трансформатора узбуђује прекидачки коло инвертора. Ово узбуђење ствара наизменичне магнетне флуксе унутар челичног језгра, што резултира континуираним струјама и хистерезним губицима, заједнички познатим као "губици гвожђа" или узбуђење енергије. У великом 10 кВт нискофреквентном инвертору, губици гвожђа могу лако прећи 80Вт до 150Вт континуиране потрошње енергије.
- Операција хладног вентилатора: Инвертори велике снаге користе активно хлађење вентилатора. Ако температура инвертора остане висока након периода великог оптерећења, или ако су алгоритми за контролу вентилатора лоше програмирани, вентилатори за хлађење могу наставити да раде са пуном брзином под нултим оптерећењем, тражећи 20 до 100 Вт по вентилатору.
Квантификовање финансијског утицаја на Б2Б системе
Размислимо о средњој величини индустријске микромреже ван мреже која користи пет 10 kW нискофреквентних паралелних инвертора за укупни капацитет од 50 kW.
Ако сваки инвертор има потрошњу у стању спрема 120 Ватта, укупна потрошња у стању спрема на маси је 600 Ватта.
Током типичног 14-часовног непродуктивног периода (од 17:00 до 7:00 ујутро следећег дана), овај масив ће потрошити:
0,6 КВт 14 сати = 8,4 КВтц енергије дневно.
Током целе године, овај губитак у стању спремања износи:
8,4 кВтцh 365 дана = 3066 кВтцх изгубљене енергије.
Ако се систем ослања на складиштење батерија, где је трошак складиштене енергије процењен на 0,15 USD по kWh (узимајући у обзир капиталне трошкове фотоелектричких уређаја и деградацију животног циклуса батерије), овај губитак у стању спремања кошта објекат 460 USD годишње по лока За оператере телекомуникационих кули са 1000 удаљених локација, ово је годишњи губитак од скоро пола милиона долара.
Техничка решења за елиминисање духовне моћи
Срећом, модерно енергетско инжењерство нуди неколико снажних стратегија за минимизацију или елиминисање ових резервних одливника:
- 1. у вези са Активација режима за еко/спан са сензором оптерећења
Инвертори JYINS имају високо ефикасан "Еко режим" или "Режим претраге". Када се укључи, инвертор искључује свој врхунски превлак и улази у стање дубоког сна ако активно оптерећење падне испод одређеног прага (нпр. 20 Ватта). У овом стању, инвертор шаље само кратак "истраживачки пулс" једном на 2 до 5 секунди како би открио да ли је оптерећење укључено. Док је у Еко режиму, потрошња у стању спремања пада са 100 Вт на мање од 5 Вт. Када се алат или машина укључе, инвертор се одмах пробуди и достави континуирану снагу у року од милисекунде.
- 2. Уколико је потребно. Мастер-Славе кластеринг (Динамичко фазно скидање)
У паралелним конфигурацијама инвертора, истовремено покретање свих јединица у условима ниског оптерећења је веома неефикасно. Кластеризација господара и робова решава ово. Под малим оптерећењем, само један "мастер" инвертор остаје активан за подршку оптерећењу. Остали "робски" инвертори су постављени у стање спремања нулте-драу. Како се потражња повећава, контролер система динамички пробуђује додатне инверторе један по један да би подржао оптерећење и искључује их када оптерећење падне. Ово осигурава да активни инвертори увек раде на врхунској кривини ефикасности.
- 3. Уколико је потребно. Извански контактори ЦС и аутоматизација релеа
За системе који су потпуно неактивни током одређених времена (нпр. комерцијалне канцеларије током викенда), инжењери могу инсталирати моторне прекидаче за изолацију ЦЦ или контакторе велике снаге на улазне линије батерије. Ови контактори се могу управљати једноставним недељним програмираним тајмером или мастер ПЛЦ системом. У 18:00 у петак, контактори физички одвоје инверторе од батерије, елиминишући празно коришћење ЦЦ-а. Контактори се поново затварају у понедељак ујутро у 6:00 сати пре него што стигне особље.
- 4. Уколико је потребно. Избор високоефикасних тороидалних конструкција
Када су потребни нискофреквентни инвертори, системски интегратори треба да бирају јединице изграђене са тороидалним (обликом крофна) трансформаторима, а не традиционалним квадратним EI-кор трансформаторима. ЈИИНС користи премиум-граду, зрна оријентисаних силицијум челика тороидални трансформатори. Форма континуиране петље тороидалног језгра има много чврстију магнетно спојство и много мањи проток, што смањује "губице гвожђа" у неактивној употреби до 50% у поређењу са стандардним квадратним трансформаторима.
Zaključak
Решавање потрошње енергије је веома ефикасан начин оптимизације ефикасности и трајања инверторских инсталација Б2Б. Ако разумемо да губици у стању спремања произилазе из контролне електронике, прекидања у неактивној фази рада и магнетизације трансформаторског језгра, инжењери могу да предузму проактивне кораке у дизајну. Активација интегрисаних модова Еко-тражења JYINS-а, дизајнирање паметних мастер-слов контролних петљица и коришћење високоефикасног тороидалног хардвера значајно ће смањити потрошњу неактивног енергије, заштитити критичан капацитет батерије и максимизирати економске
