Ali zamenjava diod energetske opreme zahteva rekonfiguracijo BMS?

1, Funkcionalno pozicioniranje in vpliv napak diod v energetskih sistemih
(1) Osnovna funkcija: od osnovne zaščite do nadzora na ravni sistema
Zaščita proti obrnjeni polarnosti: v enosmernem sistemu diode preprečujejo obračanje polarnosti napajalnika s svojimi enosmernimi prevodnimi značilnostmi, s čimer se izognejo izgorevanju opreme zaradi povratnega toka. Na primer, projekt UPS v podatkovnem centru je med napačnim delovanjem utrpel neposredno škodo na usmerniškem modulu zaradi kratkega stika v protiobratni diodi, kar je povzročilo izgubo v višini več kot 500.000 juanov.
Nadzor prenosa energije: V fotovoltaičnih pretvornikih in gonilnikih motorjev diode tvorijo usmerniške mostove ali vezja s prostim tekom, da zagotovijo enosmerni pretok energije. Preizkus projekta pretvornika vetrne energije je pokazal, da se je po kratkem stiku diode temperatura spoja sosednjih napajalnih naprav v 2 sekundah dvignila s 85 stopinj na 200 stopinj, kar je povzročilo verižni toplotni umik.
Napetostna objemka in zaščita pred prenapetostjo: Diode TVS omejujejo prehodno prenapetost s karakteristikami plazovite razgradnje za zaščito spodnjega tokokroga. Zaradi kratkega stika diode TVS v določenem projektu fotonapetostnega niza je izhodna napetost komponent narasla na 1000 V (nazivno 600 V), kar je povzročilo -okvare pretvornika velikega obsega.
(2) Načini okvar in posledice na ravni sistema
Napaka kratkega stika: povzroči spremembo tokovne poti, kar povzroči lokalno pregrevanje ali odpoved zaščitnih mehanizmov. Na primer, pri določenem projektu pretvornika električnega vozila je bila zaradi kratkega stika v diodi za prosti tek povratna elektromotorna sila motorja neposredno uporabljena na napajalno napravo, kar je povzročilo eksplozijo modula IGBT v 100 μs.
Napaka odprtega tokokroga: povzroči prekinitev prenosa energije ali izgubo zaščitne funkcije. Določen projekt vezja za uravnoteženje baterije za shranjevanje energije je povzročil preobremenitev in izgorelost drugih diod zaradi odprtega kroga ene diode, kar je povzročilo prekomerno polnjenje paketa baterij.
Premik parametrov: po dolgotrajnem-delovanju lahko spremembe parametrov, kot sta padec napetosti naprej in povratni čas obnovitve diod, vplivajo na natančnost vzorčenja napetosti BMS. Na primer, pri projektu fotonapetostnega pretvornika je prišlo do 5-odstotne napake vzorčenja napetosti zaradi staranja diode, kar je sprožilo lažno zaustavitev zaščite.
2, Razmerje sklopitve med konfiguracijo BMS in parametri diode
(1) Ujemanje parametrov ravni strojne opreme
Območje nadzora napetosti: vezje za vzorčenje napetosti BMS mora pokriti padec napetosti prevodnosti diode (kot je Schottkyjeva dioda približno 0,3 V, SiC dioda približno 0,7 V). Če jo zamenjate z diodo z večjim padcem napetosti (kot je običajna silicijeva dioda približno 1,2 V), lahko BMS napačno oceni, da je napetost baterije prenizka.
Natančnost spremljanja toka: Padec napetosti diode naprej je linearno povezan s tokom (Vf=Ir+V0). Če jih zamenjate z diodami z drugačnimi notranjimi upornostmi, lahko vrednost toka, izračunana z BMS z metodo padca napetosti, odstopa za več kot 10 %, kar vpliva na nastavitev praga zaščite pred previsokim tokom.
Koeficient temperaturne kompenzacije: padec napetosti diode naprej se spreminja s temperaturo (tipična vrednost -2mV/stopinja). Če BMS ni umerjen za temperaturni koeficient nove diode, lahko to povzroči napačne vrednosti vzorčenja visoke napetosti v okoljih z nizko temperaturo, kar sproži zaščito pred preobremenitvijo.
(2) Prilagoditev algoritma na ravni programske opreme
Model ocene SOC: Metodo integracije amper ur je treba kombinirati s padcem napetosti diode, da se popravi trenutna vrednost. Če se parametri modela po zamenjavi diode ne posodobijo, se lahko napaka ocene SOC poveča z ± 3 % na ± 8 %.
Uravnotežena strategija krmiljenja: Učinkovitost prenosa energije aktivnih izravnalnih vezij (kot sta kapacitivna in induktivna) je povezana z izgubo prevodnosti diod. Če jo zamenjate z diodo z velikim padcem prevodne napetosti, se lahko čas uravnoteženja podaljša za več kot 30 %.
Prag diagnoze napake: Prag prenapetostne/podnapetostne zaščite BMS je treba ponastaviti glede na vpenjalno napetost diode. Na primer, vpenjalna napetost originalne diode TVS je bila 36 V. Po zamenjavi z modelom 30 V je treba zaščitni prag znižati z 38 V na 32 V.
3, Industrijska praksa in zahteve glede tehničnih specifikacij
(1) Jasne zahteve v standardnih specifikacijah
IEC 62660-2: Po zamenjavi ključnih komponent v litijevih baterijskih sistemih je treba ponovno preveriti natančnost nadzora napetosti (napaka manjša ali enaka ± 1 %), natančnost spremljanja toka (napaka manjša ali enaka ± 2 %) in odzivni čas zaščite (manj kot ali enak 10 ms) BMS.
UL 2580: zahteva, da BMS po zamenjavi komponente opravi preskus funkcionalne varnosti, vključno s preverjanjem zanesljivosti zaščite pred prenapolnjenostjo/preveliko izpraznitvijo, zaščito pred kratkim stikom in opozorilom o toplotnem uhajanju.
GB/T 34013: Določeno je, da je treba vezje za vzorčenje BMS po vzdrževanju akumulatorskega sistema ponovno umeriti, da se zagotovi, da je odstopanje med podatki o napetosti in temperaturi ter dejanskimi vrednostmi manjše ali enako ± 0,5 %.
(2) Povzetek izkušenj iz tipičnih primerov
Določen projekt fotonapetostne elektrarne: zaradi neusklajenosti praga prenapetostne zaščite BMS po zamenjavi diode TVS so komponente presegle mejo napetosti med udari strele in niso sprožile zaščite, kar je povzročilo požar in izgube, ki presegajo 2 milijona juanov.
Določen projekt električnega vozila: med vzdrževanjem je bila zamenjana dioda s prostim tekom z večjim padcem prevodne napetosti, vendar model izračuna toka BMS ni bil posodobljen, kar je povzročilo lažno povečanje za 15 % v prikazu dosega, kar je povzročilo pritožbe uporabnikov.
Določen projekt sistema za shranjevanje energije: po zamenjavi diode za preprečevanje povratne povezave funkcija zaznavanja polarnosti BMS ni bila ponovno preizkušena, kar je povzročilo, da oprema med vzvratno povezavo ni prekinila vezja in je izgorel usmerniški modul.
4, Okvir odločanja: Ali moramo ponovno konfigurirati BMS?
(1) Scenariji, ki zahtevajo ponovno konfiguracijo
Parameter changes exceeding threshold: The forward voltage drop, reverse recovery time, leakage current and other parameters of the diode change beyond the BMS design tolerance (such as voltage drop changes>0.5V).
Funkcionalna sprememba položaja: originalna dioda je bila uporabljena samo za protiobratno povezavo in po zamenjavi mora prevzeti funkcijo neprekinjenega toka ali usmerjanja.
Prilagoditev topologije: Zamenjava diod povzroči spremembe v topologiji vezja (kot je preklop z mostnega usmerjanja na sinhrono usmerjanje).
Standardne zahteve glede skladnosti: Projekt mora prestati posebne certifikate (kot so UL, CE), certifikacijski organ pa zahteva ponovno potrditev funkcionalnosti BMS.
(2) Scenariji, ki so izvzeti iz ponovne konfiguracije
Zamenjava istega modela: Zamenjajte z diodami iste serije in parametrov, BMS pa ima rezervirano redundantno zasnovo.
Znotraj tolerance parametrov: variacija parametrov diode je znotraj tolerance načrta BMS (kot je variacija padca napetosti<0.2V).
Zamenjava samo zaradi popravila: Okvara diode je posledica slabega spajkanja ali zlomljenih vodnikov in ne vključuje sprememb parametrov komponente.
5, Predlog za delovanje: Kako učinkovito dokončati rekonfiguracijo BMS?
(1) Koraki kalibracije strojne opreme
Kalibracija vzorčenja napetosti: uporabite visoko{0}}natančni multimeter (natančnost večja ali enaka 0,05 %) za merjenje padca prevodne napetosti diode in posodobite vrednost kompenzacije vezja za vzorčenje BMS.
Kalibracija vzorčenja toka: vnesite znani tok skozi standardni tokovni vir (natančnost večja ali enaka 0,1 %) in prilagodite koeficient pretvorbe toka padca napetosti BMS.
Umerjanje temperaturnega vzorčenja: Postavite diodo v komoro s konstantno temperaturo (temperaturno območje -40 stopinj ~+85 stopinj), da preverite odstopanje med vrednostjo vzorčenja temperature BMS in dejansko vrednostjo.
(2) Posodobitev parametrov programske opreme
Popravek modela SOC: Prilagodite začetno vrednost SOC in Coulombov koeficient učinkovitosti metode integracije amper ur na podlagi značilnosti padca napetosti nove diode.
Optimizacija strategije uravnoteženja: Pri zamenjavi z aktivno izravnalno diodo je treba ponastaviti prag prenosa energije in čas uravnoteženja.
Prilagoditev zaščitnega praga: Posodobite zaščitne pragove prenapetosti/podnapetosti in pretoka na podlagi parametrov, kot sta vpenjalna napetost in izguba prevodnosti diode.
(3) Verifikacija funkcionalnega testiranja
Statično testiranje: preverite, ali natančnost vzorčenja napetosti, toka in temperature BMS izpolnjuje standardne zahteve.
Dinamično testiranje: Simulirajte scenarije napak, kot so prekomerno polnjenje, prekomerno praznjenje in kratki stiki, da preizkusite odzivni čas zaščite in zanesljivost delovanja BMS.
Okoljsko testiranje: preverite stabilnost BMS v okoljih z visoko temperaturo (85 stopinj), nizko temperaturo (-40 stopinj) in visoko vlažnostjo (90 % RH).