De vraag naar elektriciteit stijgt jaarlijks enorm. We staan daarom onder druk om op zoek te gaan naar groene energie oplossingen. Er wordt verwacht dat energie uit zonnepanelen deze druk zal verlichten. Met overheidssteun en minder kosten voor energieopwekking door zonnepanelen worden energieopslagsystemen in duizenden huishoudens binnen gebracht. De complete power oplossing van MORNSUN helpt deze huishoudelijke energieopslagsystemen eenvoudiger en betrouwbaarder te maken.
Structuur en componenten van een huishoudelijk energieopslagsysteem
De huishoudelijke energieopslagsystemen zijn momenteel verdeeld in twee categorieën, net-geconnecteerd en afgesloten van het net. De op het net geconnecteerde huishoudelijke energieopslagsystemen worden gevoed door zowel de zon als door het elektriciteitsnet en bestaat uit vijf onderdelen:
- Zonnepanelen
- Omvormer aangesloten op het net
- BMS (batterij management systeem)
- Batterijpakket
- AC belasting
Aan het net aangesloten oplossing
Wanneer het elektriciteitsnet normaal werkt zal het zonne-energie systeem samen met het elektriciteitsnet de belasting voeden. Indien dit niet het geval is schakelt het energieopslagsysteem in en zal deze de plaats van het elektriciteitsnet innemen. Het huishoudelijke energieopslagsysteem is onderverdeeld in drie werkwijzen:
- De zon biedt energieopslag en voedt het elektriciteitsnet
- De zon biedt energieopslag en voedt een gedeelte van de residentiele elektriciteit
- De zon biedt enkel energieopslag
Van het net afgesloten oplossing
Het van het net afgesloten huishoudelijke energieopslagsysteem is onafhankelijk en heeft geen enkele elektrische verbinding met het elektriciteitsnet. Hierdoor moet het systeem, behalve de PV-omvormer, geen aan het net aangesloten omvormer hebben. Het van het net afgesloten huishoudelijk energieopslagsysteem is ook verdeeld in drie werkwijzen:
- De zon biedt energieopslag en levert huishoudelijke elektriciteit in zonnige dagen.
- De zon en het energieopslagsysteem leveren elektriciteit in bewolkte dagen.
- De batterij van de energieopslag levert elektriciteit bij zonsondergang en regen.
Samengevat bestaat een huidig energieopslagsysteem voornamelijk uit een batterij management systeem (BMS), een met het net geconnecteerde PC-omvormer en een energieopslag omvormer. Gecombineerd met de veiligheidsisolatiebehoefte van de stroomkring van de PV systeemeenheden, stelt MORNSUN een complete voedingsoplossing van de besturingseenheid voor.
Voedingsoplossing voor het BMS
De batterij is het belangrijkste onderdeel van het energieopslagsysteem en de online status dient continu bewaakt te worden, het belang van het BMS is dus vanzelfsprekend. In het BMS communiceert de batterij controle unit (BCU) met:
- CAN bus en de batterij management unit (BMU) om in real-time waarden van spanningen, kasttemperatuur, isolatieweerstand en andere te krijgen
- de stroomsensor om de oplaad- en ontlaadstromen en dynamische calculatie te verzamelen
- het touchscreen om relevante data te vertonen
De BCU berekent en analyseert al deze informatie van de batterij en beheert het systeem intelligent, communicerend met het onafhankelijke CAN bus systeem. De secundaire bescherming van laden en ontladen wordt behaald door een relais. Dit laatste verzekert een effectieve isolatie voor sterke en zwakkere elektriciteit, voldoet aan de vraag van de klant voor diverse beveiligingscontrole en garandeert een stabiele en efficiënte werking van het systeem.
Praktijkvoorbeeld foto 3:
De isolatiespanning conversie is de kern van de voedingsoplossing van een BMS systeem in een energieopslagsysteem. De hoofdprocessor (MCU in afbeelding) is voornamelijk gebaseerd op een 24VDC systeem en het vermogen van de hele unit is lager dan 5W. Daarom wordt de URB2405YMD-10WR3 met 24VDC ingang- en 5VDC uitgangsspanning aanbevolen om de F0505XT-1WR2 en LDO te voeden. De LDO zet 5VDC in 3,3V uitgangsspanning om voor de hoofdprocessor. De zes F0505XT-1WR2 converters worden gebruikt om interferentie te verminderen en de stabiliteit en betrouwbaarheid te vergroten.
Voedingsoplossing voor bewakingseenheid van zonne-energie omvormer
Zonnepaneelcomponenten zetten zonne-energie om in spanning en de omvormer zet deze DC spanning om naar AC spanning. Het proces van deze omvormer dient bewaakt, gecontroleerd en gecommuniceerd te worden om ervoor te zorgen dat de spanning voldoet aan de nodige vereisten. Deze bewakingseenheid kan uit het elektriciteitsnet direct gevoed worden.
Bij een applicatie zoals foto 4 hieronder wordt de LH-serie direct vanuit het elektriciteitsnet gevoed en zet ze de 220VAC spanning om naar 24V uitgangsspanning. De niet-geïsoleerde schakelregelaar K7805-500R3 zet deze 24V om naar 5VDC uitgangsspanning. De B0503XT-2WR2 heeft een 3,3V uitgangsspanning om de MCU met isolatiefunctie te voeden. De hoge snelheid isolatie transformator TD501D485H kan de elektromagnetische storing verhinderen en de weerstand van de grondlus verhogen om het systeemcircuit van het extern netwerk te beschermen. Daarnaast ontwikkelde MORNSUN een geïsoleerde driver QP12W08S-37 om een DC/DC voeding te integreren, gespecialiseerd voor full-bridge IGBT om het ontwerp van het controlecircuit van de klant te vereenvoudigen en de betrouwbaarheid te verbeteren.
Voedingsoplossing voor bewakingseenheid van aan het net geconnecteerde zonnepaneel omvormer
Een aan het net geconnecteerde zonnepaneel omvormer (ook Bi-directionele omvormer genoemd) bestaat uit een AC/DC unit, DC/DC unit, controle unit en transfer relais unit. Deze energieopslag omvormer wordt vanuit twee soorten voedingsapparatuur gevoed. De ene is het elektriciteitsnet en de andere de zonnepanelen.
Praktijkvoorbeeld foto 5:
In dit praktijkvoorbeeld is de vermogensselectie van de DC/DC converter afhankelijk van het vermogen van het hoofd controlebord en de ventilator. Het vermogen van de apparatuur in bovenstaand systeem is 15kW. De LH40-10B24 AC/DC converter met 24V uitgangsspanning is aanbevolen voor het voeden van de fan en het hoofd controlebord. Voor het voeden van de IGBT driver wordt de R3 DC/DC converter URB2415YMD-10WR3 aanbevolen en voor de MCU en communicatiemodule de URB2405YMD-6WR3. De serie URB_YMD-6WR3 & URB_YMD- 10WR3 kunnen gebruikt worden voor een volledig geautomatiseerd productieproces, waardoor de arbeidskosten aanzienlijk dalen. Met superieure prestaties en zeer kosteffectief voldoen deze converters volledig aan de hoge kosteneisen van de PV zonnepaneel industrie.
MORNSUN voedingen
Geïsoleerde DC/DC converters met breed ingansspanningsbereik
Kenmerken:
- Breed ingangsspanningsbereik van 4:1
- Breed temperatuurbereik: -40°C tot +85°C
- Isolatiespanning: 1500VDC
- Tot 78% efficiëntie bij lage belasting met een lage ripple & noise van slechts 50mV
- Slechts 0,12W nullast vermogensconsumptie
- Ingang onderspanningsbescherming en uitgang kortsluit-, overstroom- en overspanningsbescherming
- Voldoet aan de CISPR22/EN55022 Klasse A zonder externe componenten te gebruiken
- Gekeurd voor UL60950, EN90950 en IEC60950 standaard
Geïsoleerde DC/DC converters met vaste ingangsspanning
Kenmerken:
- Continu beschermd tegen kortsluiting
- Temperatuurbereik van -40°C tot +105°C
- Isolatiespanning van 3000VDC
- Een ripple & noise van slechts 50mV
- Hoge efficiëntie tot 80%
Geïsoleerde DC/DC converters met breed ingansspanningsbereik
Kenmerken:
- Universeel ingangsspanningsbereik van 85 – 264VAC / 100 – 370VDC
- Gereguleerde uitgang en lage ripple & noise
- Isolatiespanning van 3000VAC
- Uitgang kortsluit-, overstroom- en overspanningsbescherming
- Gekeurd voor IEC60950, UL60950 en EN60950 standaard
- Plastiek behuizing die voldoet aan UL94V-0
Geleidelijk aan wordt grootschalige en universele huishoudelijke energieopslag een ontwikkelingstrend voor de wereldwijde energievraag. Door actief deel te nemen in de ontwikkeling van groene energietechnologie en dit te combineren met zijn eigen technologieplatform biedt MORNSUN een complete voedingsoplossing voor het systeem. Zo zorgen ze voor een vereenvoudiging van het printbaanontwerp, verlagen ze de kostprijs en onderhoudskost van huishoudconstructies en verbeteren ze de stabiliteit, veiligheid en betrouwbaarheid van het systeem.