Energiespeicherlösung

Eine Energiespeicherlösung besteht aus einem oder mehreren Energiespeichermodulen.

Ein Energiespeichermodul (ESM) ist im Wesentlichen wie ein Kondensatormodul, in dem Energie mit Hilfe einer Kondensatorbank gespeichert wird. Die wichtigen Unterschiede jedoch sind folgende:

Ein ESM hat generell wesentlich mehr Speicherkapazität (>20mF) als ein typisches Kondensatormodul und kann somit signifikant mehr Energie speichern.
Es hat seine eigenen Leistungstransistoren, um den Energiefluss zu und aus dem Gleichspannungszwischenkreis zu steuern.
Die Speicherspannung ist über die Elektronik von dem Zwischenkreis des Umrichters entkoppelt.
Durch das Hinzufügen von Erweiterungsmodulen (EM) kann der Energiespeicher noch weiter ausgebaut werden.
Andere Formen der Energiespeicherung umfassen Doppelschichtkondensatoren (DLC) und Batterien.

ESM-Typen

Es gibt drei Arten von Energiespeicherlösungen:

Energie-Speicher
1. Wie ein Kondensatormodul; speichert Bremsenergie, die bei Bedarf wieder ins System eingespeist wird
2. Fügen Sie EMs für zusätzlichen Energiespeicher hinzu
3. Mehrere EMs sind parallel verbunden
Energie-Versorgung
1. Stellt bei Netzausfall für kurze Zeit Energie zur Verfügung
2. Fügen Sie EMs für zusätzlichen Energiespeicher hinzu
3. Mehrere EMs sind parallel verbunden
Energie-Speicher und Versorgung
1. Erfüllt sowohl die Speicher- als auch die Versorgungsfunktion
2. Die Energiemenge, die für die Notstromversorgung zurückgehalten werden soll, ist individuell konfigurierbar
3. Fügen Sie EMs für zusätzlichen Energiespeicher hinzu
4. Mehrere EMs sind parallel verbunden
Speicher-Manager
1. Erfüllt sowohl die Speicher- als auch die Versorgungsfunktion
2. Die Energiemenge, die für die Notstromversorgung zurückgehalten werden soll, ist individuell konfigurierbar
3. Unterstützt verschiedene erweiterte Energiespeichermodule einschließlich EMs, DLCs, Batterien
4. Mehrere DLCs sind in Reihe geschaltet

Kontrolltypen

Es gibt zwei Arten der Ansteuerung - Spannungsgrenzen und Regeldifferenz. Der Ansteuertyp wird festgelegt durch die Einstellung "ESM's ControlType" in der Datenbank.

Spannungsgrenzen

Das ESM wird aktiv wenn U_DC entweder die untere oder die obere Spannungsgrenze erreicht.

ESM_V1
- Die obere Spannungsgrenze, bei der das ESM beginnt, Bremsenergie zu speichern, indem der Strom in die Kondensatoren geleitet wird (Stromaufnahme, I_S)
- Der Aufnahmestrom I_S ist so hoch, dass U_DC = ESM_V1 aufrecht erhalten wird, bis zu I_Smax.
ESM_V0
- Die untere Spannungsgrenze, bei der das ESM beginnt, Energie an den Zwischenkreis abzugeben, wenn die Versorgungsspannung abfällt (Stromabgabe, I_S)
- Der Abgabestrom I_S ist so hoch, dass U_DC = ESM_V0 aufrecht erhalten wird, bis zu I_Qmax.

Anmerkung: In der Skizze unten ist U₀ = ESM_V0 und U₁ = ESM_V1

Die Regelcharakteristik der Einspeisemodule legt die Beziehung zwischen U_DC und I_DC fest. Die Spannung U_DC ist die Klemmenspannung des Gerätes. Die Stromrichtung wird berücksichtigt, d.h. der Strom I_DC ist positiv wenn der Strom aus dem Zwischenkreis in das Gerät fließt (Senke) und negativ, wenn der Strom aus dem Gerät in den Zwischenkreis fließt (Quelle).

In der Kennlinie der Ansteuerung ist der DC-Strom = 0 wenn die Spannung in diesen Bereichen liegt:

U_DC ≤ U_min
U_Q1 ≤ U_DC ≤ U_S1
U_DC ≥ U_max

Symbol	Bedeutung	Einheit	Bereich
I_Q2	Maximaler Strom bei Stromabgabe	A	I_Q2≤ I_Q1
I_Q1	Konstanter Strom bei Stromabgabe	A	I_Q1≤ 0
I_S1	Konstanter Strom bei Stromaufnahme	A	I_S1≥ 0
I_S2	Maximaler Strom bei Stromaufnahme	A	I_S1≤ I_S2

U_min	Minimale Spannung	V	U_min< U_max
U_Q2	Minimale Spannung für Strom I_Q1	V	U_min < U_Q2 ≤ U_Q1
U_Q1	Minimale Spannung bei Strom 0	V	U_Q2 < U_Q1 ≤ U_S1
U_S1	Spannung zu Beginn der Rampe G_S1	V	U_Q1 < U_S1 ≤ U_S2
U_S2	Spannung zu Beginn der Rampe G_S2	V	U_S1 < U_S2 ≤ U_max
U_max	Maximale Spannung	V	U_min< U_max

G_Q2	Steigung der Rampe zu U_Q2	A/V	G_Q2>0
G_Q1	Steigung der Rampe zu U_Q1	A/V	G_Q1>0
G_S1	Steigung der Rampe ab U_S1	A/V	G_S1>0
G_S2	Steigung der Rampe ab U_S2	A/V	G_S2>0

Spannungspegel

Für den korrekten Betrieb des ESM setzen Sie die Spannungspegel wie folgt:

Spannungspegel: ESM

ESM_V0 < Vz0 < ESM_V1 <= Vz1

Spannungspegel: ESM + Optimierung der Einspeiseleistung (Vt0 & Vt1)

ESM_V0 < Vz0 < Vt0 < Vt1 < ESM_V1 <= Vz1

Benutzeroberfläche und Eingaben

Graphische Darstellung der Energiespeicherlösungen (ESS) ohne und mit Erweiterungsmodul (EM).

Durch Klicken auf die ESS im Eingabefenster erscheinen die Details wie unten gezeigt. Das Auswählen einer ESS beinhaltet ein oder mehrere ESMs mit keinem oder mehreren Erweiterungsmodulen (EM). Das gezeigt Beispiel ist ein DEK-Modul (20mF) mit zwei Erweiterungsmodulen EM2.0A2020 (je 40mF); in Summe also 100mF. Die Dynamische Energie-Kombination DEK ist ein Modul, das Energiespeicher und -versorgung kombiniert und in diesem Fall 70% der Speicherkapazität für die Notversorgung reserviert hält.

Die folgenden Daten können im Eingabefeld manuell eingegeben werden. Alternativ sind bereits Daten zu den jeweiligen Modulen hinterlegt.

Typ: Energie-Speicher (DES)
- ESM_V1 ist die Zwischenkreisspannung, bei der der DES beginnt, Energie zu speichern.
Typ: Energie-Versorgung (DEV)
- ESM_V0 ist die Zwischenkreisspannung, bei der die DEV mit der Notstromversorgung beginnt, weil Netzausfall erkannt wird.
- Zeit der Verlustleistung ist der Zeitpunkt während des Zyklus in dem der Stromausfall auftritt.
- Verlustleistung Dauer beschreibt wie lange der Stromausfall andauert.
- Beides, die Zeit der Verlustleistung und die Verlustleistung Dauer können auf der Hauptoberfläche, oder im Leistung gegen Zeit Chart durch klicken auf den power Profil Knopf eingestellt werden.
Typ: Energie-Speicher und Versorgung (DEK)
- Speicher verwendet für Backup-Leistung ist der Anteil am Speicher, der für die DEV-Funktion reserviert bleibt.

Formel

Energiespeichers

Die Formel zur Berechnung des Energiespeichers lautet:

Symbol	Beschreibung	Einheiten
E	Speicherbare Energie	J
C	Kapazität	F
V₀	Minimum Spannung (normalerweise 200V für Energiespeicher, 0V für Backup-Versorgung)	V
V₁	Maximum Spannung (normalerweise 450V)	V

Energiespeichermodul I2t

Für die Energiespeichermodul (ESM) gilt das I2t-ESM-Modell

Symbol	Bedeutung	Einheit
I	Anwendungsstrom bei Beispielzeit [n]	A
I_N	Dauer-Nennstrom bei Nenndrehmoment und Drehzahl	A
I_Max	Maximaler Nennstrom	A
t_max	Dauer bei maximalem Nennstrom	s
I2t_n-1	I2t-Wert bei vorheriger Beispielzeit [n-1]	%

Doppelschichtkondensatoren (DLCs)

DLCs können sowohl in Reihe als auch parallel geschalten werden. Betrachten Sie die Lösung 01x DSM4.0-60-xx-xx 04x DLC-2-10-90. Wird von programme ein Doppelschichtkondensator entsprechend ausgelegt bedeutet: 4 Stränge bestehend aus Doppelschichtkondensatoren (DLC), jeder Strang besteht aus 2 in Reihe geschalteten DLCs. Jeder DLC hat 10F Kapazität und 90V maximale Spannung. Also 8 Speicher gesammt mit 20F Gesamtkapazität und 2 x 90V = 180 V maximaler Gesamtspannung.

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