Съдържание
- Въведение: Спад на напрежението при стартиране на инвертора
- 1. Начален момент и стационарна работа на инвертора
- 2. Пряка причина: преходен спад на напрежението
- 3. Защитен механизъм на BMS при спад на напрежението при стартиране
- 4. Защо 12V литиевите батерии реагират различно
- 5. Защо по-големият капацитет не решава проблема автоматично
- 6. Подходи за решение срещу спад на напрежението при стартиране
- 7. Fazi
Един Пад на напрежението при включване на инвертора } Литиеви батерии. Много потребители прибързано обясняват това явление с твърдения като „Батерията е твърде слаба“, „Напрежението не е достатъчно“ или „Мощността не може да бъде осигурена“. От техническа гледна точка обаче това обяснение не е прецизно.
Спадът на напрежението при стартиране на инвертора не е проблем на неправилен параметър на напрежението, а резултат от взаимодействието между преходна способност за снабдяване и Системен импеданс. Който наистина иска да разбере и реши този проблем, трябва да разгледа заедно стартовата характеристика на инвертора, преходната способност на батерията за разреждане, както и електрическите свойства на цялата DC страна.
Пусков момент и стационарна работа на инвертора
Bevor über Spannungsabfall gesprochen wird, muss zunächst ein grundlegender Sachverhalt klar sein: Der Начален момент на инвертор и неговият стабилна работа при номинална мощност са два напълно различни режима на работа.
Токова характеристика в стартовия момент
При включване на инвертора трябва едновременно да протичат няколко процеса:
- Бързото зареждане на вътрешните кондензатори
- Пълното включване на силовите полупроводници
- Изграждане на стабилно AC изходно напрежение
По време на този процес за кратко време възниква от страната на DC входа един много висок пусков ток нагоре.
Този ток обикновено е 2 до 5 пъти по-висок от стационарния работен ток на инвертора и при определени условия на натоварване може да бъде дори още по-висок.
Особеност 1: Die продължителност на пусковия ток е много кратка.
Особеност 2: Die изисквания към преходната производителност на захранващата система са изключително високи.
Точно поради това инвертор, който може да се експлоатира безпроблемно в стационарен режим, въпреки това може в момента на включване да предизвика спад на напрежението или защитно изключване.
2. Пряка причина: преходен спад на напрежението
Падът на напрежението в момента на включване на инвертора не е случайно явление, а може еднозначно да се обясни с основите на електротехниката.
2.1 Механизъм на възникване на преходния спад на напрежението
В момента на включване на инвертора напрежението на батерията може опростено да се опише по следния начин:
Klemmenspannung = напрежение на празен ход на батерията – пусков ток × общ импеданс на системата
Тези Общ импеданс на системата обхваща не само самата батерия, а се състои от няколко части:
- На вътрешното съпротивление на батерията
- Съпротивлението на проводимост в BMS
- На съпротивлението на свързващите кабели
- На контактното съпротивление на връзки, предпазители и конектори
Ако пусковият ток нарасне рязко, дори привидно много малки съпротивления могат в този кратък момент да причинят ясно измерим спад на напрежението.
2.2 Защо при празен ход или при ниско натоварване често не се вижда проблем
При работа на празен ход или при ниско натоварване важи:
- Токът е много малък.
- Der Spannungспад може практически да се пренебрегне.
В това състояние различните батерии и различните системи на клемата се държат много сходно. Именно това обаче прикрива реалните разлики в производителността на системата при екстремни условия.
3. BMS защитен механизъм при спад на напрежението при стартиране
Beim Thema спад на напрежението при стартиране на инвертора това е BMS често погрешно се смятат за причинител. Тази гледна точка обаче не е правилна.
3.1 Същността на BMS
Die Hauptaufgabe на един BMS е Проверка за сигурност, а не оптимизация на производителността. По същество оценява само две неща:
- Дали токът е над безопасната граница
- Дали напрежението е под безопасния праг
Sobald едно от тези условия е изпълнено, BMS извършва ограничаване на тока или изключване съгласно своята защитна логика.
3.2 Типичен път на задействане в началния момент
По време на процеса на включване на инвертора на практика задействането често протича по следния начин:
- Пусковият ток рязко се увеличава за много кратко време.
- Общият импеданс на системата причинява моментен спад на напрежението на клемата.
- Терминалното напрежение е под прага за ниско напрежение, зададен в BMS.
- BMS разпознава аномално състояние и изключва изхода.
Aus гледна точка на потребителя това изглежда като внезапно изключване на батерията. От техническа гледна точка обаче BMS просто изпълнява правилната защитна функция в съответствие с логиката за безопасност.
4. Защо 12V литиевите батерии реагират различно
Gerade при стартиране на инвертора разликите между различните 12V-литиеви батерии особено ясно. Причината не е в номиналното напрежение, а в няколко решаващи технически фактора.
4.1 Разлики при вътрешното съпротивление
Je по-ниско е вътрешното съпротивление на батерията, толкова по-малък е спадът на напрежението при същия пусков ток. Вътрешното съпротивление се влияе от няколко фактора:
- На клетъчния материал и на производствения процес
- Капацитетът на клетката и размерът на клетката
- На серийния/паралелния дизайн и вътрешните свързващи структури
При силно динамични условия на разреждане тази разлика се отразява директно в стабилността на напрежението на клемата.
4.2 Разлики в BMS параметрите
Различните BMS системи нямат идентични настройки. Разлики има например при:
- Към точката на задействане на функцията за защита от ниско напрежение
- На праговата стойност на защитата от свръхток
- На допустимата продължителност на пиковете на пусковия ток
Дори когато две батерии имат сходни клетъчни характеристики, поведението при стартиране може да се различава значително само поради различни BMS стратегии.
4.3 Ефект на усилване на импеданса на системната връзка
Под въздействието на преходни условия на висок ток влиянието на свързващия участък не бива да се подценява. Следните фактори увеличават общия импеданс:
- Zu lange Kabel
- Недостатъчно сечение на кабела
- Несиметрично окабеляване
Тези фактори допълнително увеличават спада на напрежението при стартиране.
5. Защо по-големият капацитет не решава проблема автоматично
Ein често срещано погрешно схващане е: ако просто се използва батерия с по-голям капацитет, спадът на напрежението при стартиране на инвертора изчезва. От техническа гледна точка това предположение е вярно само отчасти.
5.1 Връзка между капацитета и преходната производителност
Die капацитетът на батерията в Ah описва на първо място:
- Колко дълго батерията може да отдава енергия при по-нисък C-rate
Началният проблем на инвертора обаче се отнася до нещо друго:
- Може ли за много кратко време да бъде подаден достатъчно голям преходен ток
- Ob dabei die Klemmenspannung oberhalb des Schutzschwellenwerts bleibt
Тези два аспекта не са в проста връзка 1:1 помежду си.
5.2 Граници на чистото увеличаване на капацитета
Увеличава ли се само капацитетът, без едновременно да се променя следното:
- Die клетъчна структура
- Нивото на вътрешното съпротивление
- Стратегията за защита на BMS
тогава преходното поведение на системата при стартиране често не се подобрява съществено.
6. Подходи за решение срещу спад на напрежението при стартиране
Wirklich wirksame Lösungen müssen immer auf Системно ниво започват, не само от един отделен компонент.
6.1 Намалете общия импеданс на системата
Dies ist die direkteste und grundlegendste Maßnahme. Dazu gehören:
- Използвайте по-къси и по-дебели DC кабели
- Проектирайте положителното и отрицателното окабеляване симетрично
- Намалете ненужните преходи, съединители и точки на свързване
При преходни условия на висок ток тези подобрения често са по-ефективни от самата смяна на батерията.
6.2 Съгласувайте инвертора и батерията по отношение на стартовите характеристики
Н още на етапа на избора не бива да се обръща внимание само на номиналната мощност на инвертора, а преди всичко на:
- Характеристиката на пусковия ток
- Допустимото понижение на входното напрежение по време на стартиране
Der Grad der Abstimmung zwischen Wechselrichter und Batterie bestimmt unmittelbar die Stabilität des Systems im Startmoment.
6.3 Изберете конструкции на батерии с по-висока преходна способност за разреждане
Решаващи на практика са преди всичко:
- Die преходна способност за разреждане
- Нивото на контрол на вътрешното съпротивление
- Die Strategie des BMS при работа с пикове на пусковия ток
Diese Faktoren sind oft deutlich wichtiger als ein reiner Blick auf die Ah-Kapazität oder den Nennentladestrom.
Важен фокус при избора: При стартиране на инвертора, натоварвания от компресор и смесени натоварвания трябва с приоритет да се разглежда устойчивостта на батерията към пикове на тока в различни времеви интервали – не само номиналният ток на разреждане.
Пример Lithink 12V 280Ah: Токовата устойчивост на импулсен ток е 1000 A/1 s, 700 A/3 s, 500 A/5 s и 300 A/10 s.
Typични сценарии за употреба: Тези данни за мощността служат за покриване на пикови токове при стартиране на компресори за климатизация, при включване на смесени товари или при пускане на водни помпи и по този начин намаляват вероятността защитата да се задейства поради спад на напрежението.
7. Заключение
Der Spannungsabfall при стартиране на инвертора по същество е явление, при което системата не може да осигури необходимия преходен ток за изключително кратко време и вследствие на това напрежението спада. Резултатът се определя съвместно от пусковия ток, общия импеданс на DC страната, както и от праговете за защита от поднапрежение и свръхток на BMS.
Die effektivното решение следователно се състои в систематично съгласуване и оптимизиране на цялостната система: Общият импеданс на DC страната трябва да бъде намален, стартовата характеристика на инвертора да бъде разумно съгласувана с преходната способност за разреждане на батерията, а защитната реакция на BMS да бъде правилно разбрана в рамките на безопасните граници.
Сподели:
Наблюдение на Bluetooth-LiFePO₄ батерии Lithink в Home Assistant – настройка с BatMON
Чести грешки при конфигурирането на батерийни системи за кемпери