هل يتطلب استبدال الثنائيات الخاصة بمعدات الطاقة إعادة تكوين نظام إدارة المباني؟

1، تحديد المواقع الوظيفية وتأثير خطأ الثنائيات في أنظمة الطاقة
(1) الوظيفة الأساسية: من الحماية الأساسية إلى التحكم في مستوى النظام
حماية ضد عكس القطبية: في نظام التيار المستمر، تمنع الثنائيات قطبية مصدر الطاقة من أن يتم عكسها من خلال خصائص التوصيل أحادية الاتجاه، وبالتالي تجنب احتراق المعدات بسبب التيار العكسي. على سبيل المثال، تعرض مشروع UPS في مركز بيانات لأضرار مباشرة لوحدة المقوم أثناء التشغيل الخاطئ بسبب ماس كهربائي في الصمام الثنائي المضاد للعكس، مما أدى إلى خسارة أكثر من 500000 يوان.
التحكم في نقل الطاقة: في العاكسات الكهروضوئية ومحركات المحركات، تشكل الثنائيات جسور مقوم أو دوائر حرة لضمان تدفق الطاقة أحادي الاتجاه. أظهر اختبار مشروع محول طاقة الرياح أنه بعد حدوث ماس كهربائي في الصمام الثنائي، ارتفعت درجة حرارة الوصلة لأجهزة الطاقة المجاورة من 85 درجة إلى 200 درجة خلال ثانيتين، مما تسبب في الهروب الحراري المتسلسل.
مشبك الجهد وحماية الجهد الزائد: تحد الثنائيات TVS من الجهد الزائد العابر من خلال خصائص الانهيار الجليدي لحماية الدائرة النهائية. نظرًا لقصر دائرة الصمام الثنائي TVS في مشروع مصفوفة كهروضوئية معينة، ارتفع جهد الخرج للمكونات إلى 1000 فولت (تصنيف 600 فولت)، مما تسبب في -فشل العاكس على نطاق واسع.
(2) أوضاع الفشل والعواقب على مستوى النظام
عطل الدائرة القصيرة: يحدث تغيير في مسار التيار، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة المحلية أو فشل آليات الحماية. على سبيل المثال، في مشروع عاكس معين للسيارة الكهربائية، بسبب ماس كهربائي في الصمام الثنائي الحر، تم تطبيق القوة الدافعة الكهربائية الخلفية للمحرك مباشرة على جهاز الطاقة، مما تسبب في انفجار وحدة IGBT خلال 100 ميكرو ثانية.
خطأ في الدائرة المفتوحة: يتسبب في انقطاع نقل الطاقة أو فقدان وظيفة الحماية. تسبب مشروع معين لدائرة موازنة بطارية تخزين الطاقة في زيادة التحميل واحتراق الثنائيات الأخرى بسبب الدائرة المفتوحة لأحد الصمامات الثنائية، مما أدى إلى الشحن الزائد لحزمة البطارية.
انحراف المعلمة: بعد التشغيل على المدى الطويل-، قد تؤثر التغييرات في المعلمات مثل انخفاض الجهد الأمامي ووقت الاسترداد العكسي للثنائيات على دقة أخذ عينات الجهد لنظام إدارة المباني. على سبيل المثال، واجه مشروع العاكس الكهروضوئي خطأ في أخذ عينات الجهد بنسبة 5% بسبب تقادم الصمام الثنائي، مما أدى إلى إيقاف تشغيل الحماية الخاطئة.
2، علاقة الاقتران بين تكوين BMS ومعلمات الصمام الثنائي
(1) مطابقة معلمات مستوى الأجهزة
نطاق مراقبة الجهد: تحتاج دائرة أخذ عينات الجهد في BMS إلى تغطية انخفاض جهد توصيل الصمام الثنائي (مثل صمام ثنائي شوتكي حوالي 0.3 فولت، وصمام ثنائي SiC حوالي 0.7 فولت). إذا تم استبداله بصمام ثنائي به انخفاض أكبر في الجهد (مثل صمام ثنائي سيليكون عادي يبلغ حوالي 1.2 فولت)، فقد يتسبب ذلك في خطأ BMS في الحكم على أن جهد البطارية منخفض جدًا.
دقة المراقبة الحالية: يرتبط انخفاض الجهد الأمامي للصمام الثنائي خطيًا بالتيار (Vf=Ir+V0). إذا تم استبدالها بثنائيات ذات مقاومات داخلية مختلفة، فإن القيمة الحالية المحسوبة بواسطة BMS من خلال طريقة انخفاض الجهد قد تنحرف بأكثر من 10%، مما يؤثر على إعداد عتبة حماية التيار الزائد.
معامل تعويض درجة الحرارة: يختلف انخفاض الجهد الأمامي للدايود مع درجة الحرارة (القيمة النموذجية -2mV/ Degree). إذا لم تتم معايرة نظام إدارة المباني لمعامل درجة الحرارة للصمام الثنائي الجديد، فقد يؤدي ذلك إلى قيم زائفة لأخذ عينات الجهد العالي في بيئات منخفضة الحرارة، مما يؤدي إلى حماية الشحن الزائد.
(2) تكييف الخوارزمية على مستوى البرمجيات
نموذج تقدير SOC: يجب دمج طريقة تكامل ساعة الأمبير مع انخفاض جهد الصمام الثنائي لتصحيح القيمة الحالية. إذا لم يتم تحديث معلمات النموذج بعد استبدال الصمام الثنائي، فقد يتسع خطأ تقدير SOC من ± 3% إلى ± 8%.
استراتيجية التحكم المتوازنة: ترتبط كفاءة نقل الطاقة لدوائر التوازن النشطة (مثل السعوية والحثية) بفقد التوصيل في الثنائيات. إذا تم استبداله بصمام ثنائي مع انخفاض جهد التوصيل العالي، فقد يتم تمديد وقت الموازنة بأكثر من 30%.
عتبة تشخيص الخطأ: يجب إعادة ضبط عتبة حماية الجهد الزائد/الجهد المنخفض لـ BMS وفقًا لجهد التثبيت للصمام الثنائي. على سبيل المثال، كان جهد التثبيت للصمام الثنائي TVS الأصلي 36 فولت. بعد استبداله بموديل 30 فولت، يجب خفض عتبة الحماية من 38 فولت إلى 32 فولت.
3، ممارسات الصناعة ومتطلبات المواصفات الفنية
(1) متطلبات واضحة في المواصفات القياسية
IEC 62660-2: بعد استبدال المكونات الرئيسية في أنظمة بطاريات الليثيوم، يلزم إعادة التحقق من دقة مراقبة الجهد (خطأ أقل من أو يساوي ± 1%)، ودقة المراقبة الحالية (خطأ أقل من أو يساوي ± 2%)، ووقت استجابة الحماية (أقل من أو يساوي 10 مللي ثانية) لنظام إدارة المباني.
UL 2580: يتطلب من BMS الخضوع لاختبارات السلامة الوظيفية بعد استبدال المكونات، بما في ذلك التحقق من موثوقية الحماية من الشحن الزائد/التفريغ الزائد، وحماية الدائرة القصيرة، والتحذير من الانفلات الحراري.
GB/T 34013: تم تحديد أن دائرة أخذ العينات الخاصة بـ BMS تحتاج إلى إعادة معايرة بعد صيانة نظام البطارية للتأكد من أن الانحراف بين بيانات الجهد ودرجة الحرارة والقيم الفعلية أقل من أو يساوي ± 0.5%.
(2) ملخص الدروس المستفادة من الحالات النموذجية
مشروع معين لمحطة طاقة كهروضوئية: نظرًا للفشل في ضبط عتبة الحماية من الجهد الزائد لنظام إدارة المباني بعد استبدال الصمام الثنائي TVS، تجاوزت المكونات حد الجهد أثناء ضربات البرق ولم تؤدي إلى تفعيل الحماية، مما أدى إلى نشوب حريق وخسائر تجاوزت 2 مليون يوان.
مشروع معين للسيارات الكهربائية: أثناء الصيانة، تم استبدال الصمام الثنائي الحر مع انخفاض جهد التوصيل العالي، ولكن لم يتم تحديث نموذج الحساب الحالي لـ BMS، مما أدى إلى زيادة خاطئة بنسبة 15٪ في عرض النطاق، مما أدى إلى شكاوى المستخدمين.
مشروع معين لنظام تخزين الطاقة: بعد استبدال الصمام الثنائي المضاد للعكس، لم يتم إعادة اختبار وظيفة اكتشاف القطبية لنظام إدارة المباني، مما أدى إلى عدم قطع المعدات للدائرة أثناء الاتصال العكسي وحرق وحدة المقوم.
4، إطار القرار: هل نحن بحاجة إلى إعادة تشكيل BMS؟
(1) السيناريوهات التي تتطلب إعادة التشكيل
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).
تغيير الموضع الوظيفي: تم استخدام الصمام الثنائي الأصلي فقط للاتصال المضاد للعكس، وبعد الاستبدال، فإنه يحتاج إلى تولي وظيفة التيار المستمر أو التصحيح.
تعديل الطوبولوجيا: يؤدي استبدال الثنائيات إلى تغييرات في طوبولوجيا الدائرة (مثل التبديل من تصحيح الجسر إلى التصحيح المتزامن).
متطلبات الامتثال القياسية: يجب أن يجتاز المشروع شهادات محددة (مثل UL وCE)، وتتطلب هيئة إصدار الشهادات إعادة التحقق من وظائف نظام إدارة المباني.
(2) السيناريوهات المعفاة من إعادة التشكيل
استبدال النموذج نفسه: استبدله بثنائيات من نفس الدفعة والمعلمات، ويحتفظ نظام إدارة المباني بتصميم زائد عن الحاجة.
ضمن تسامح المعلمة: يكون تباين معلمات الصمام الثنائي ضمن نطاق تسامح تصميم BMS (مثل اختلاف انخفاض الجهد<0.2V).
استبدال الإصلاح فقط: يرجع عطل الصمام الثنائي إلى سوء اللحام أو انقطاع الخيوط، ولا يتضمن تغييرات في معلمات المكونات.
5، اقتراح التشغيل: كيفية إكمال إعادة تكوين نظام إدارة المباني بكفاءة؟
(1) خطوات معايرة الأجهزة
معايرة عينات الجهد: استخدم مقياسًا متعددًا-عالي الدقة (دقة أكبر من أو تساوي 0.05%) لقياس انخفاض جهد توصيل الصمام الثنائي وتحديث قيمة التعويض لدائرة أخذ عينات BMS.
معايرة أخذ العينات الحالية: حقن تيار معروف من خلال مصدر تيار قياسي (دقة أكبر من أو تساوي 0.1%) وضبط معامل تحويل تيار انخفاض الجهد لنظام إدارة المباني.
معايرة أخذ عينات درجة الحرارة: ضع الصمام الثنائي في غرفة درجة حرارة ثابتة (نطاق درجة الحرارة -40 درجة ~+85 درجة) للتحقق من الانحراف بين قيمة أخذ عينات درجة حرارة BMS والقيمة الفعلية.
(2) تحديث معلمة البرنامج
تصحيح نموذج SOC: اضبط قيمة SOC الأولية ومعامل كفاءة كولوم لطريقة تكامل ساعة الأمبير بناءً على خصائص انخفاض الجهد للصمام الثنائي الجديد.
تحسين استراتيجية الموازنة: في حالة الاستبدال بصمام ثنائي موازنة نشط، يجب إعادة ضبط عتبة نقل الطاقة ووقت الموازنة.
تعديل عتبة الحماية: قم بتحديث عتبات حماية الجهد الزائد/الجهد المنخفض والتيار الزائد بناءً على معلمات مثل جهد التثبيت وفقدان توصيل الصمام الثنائي.
(3) التحقق من الاختبار الوظيفي
الاختبار الثابت: التحقق مما إذا كانت دقة أخذ العينات لجهد BMS والتيار ودرجة الحرارة تلبي المتطلبات القياسية.
الاختبار الديناميكي: محاكاة سيناريوهات الأخطاء مثل الشحن الزائد والتفريغ الزائد والدوائر القصيرة لاختبار وقت استجابة الحماية والموثوقية التشغيلية لنظام إدارة المباني.
الاختبارات البيئية: التحقق من استقرار BMS في بيئات درجة الحرارة العالية (85 درجة)، ودرجة الحرارة المنخفضة (-40 درجة)، والرطوبة العالية (90٪ رطوبة نسبية).