حفاظت ایمنی اینورتر هیبریدی: یک راه حل تضمینی جامع از طراحی الکتریکی تا کنترل سیستم

1 حفاظت ایمنی الکتریکی: موانع فیزیکی برای جلوگیری از خطرات

1. جداسازی ولتاژ بالا و حفاظت عایق

اینورتر هیبریدی از یک طرح جداسازی ولتاژ بالا{0} چندگانه در داخل استفاده می‌کند و یک لایه عایق تقویت‌شده بین مدار هسته و پوسته تنظیم می‌شود. مقدار مقاومت عایق کمتر از 100M Ω نیست، که می‌تواند در برابر ضربه‌های ولتاژ بالای 2000 ولت مقاومت کند و از شوک الکتریکی ناشی از نشت جلوگیری کند. در عین حال، مجهز به یک ماژول نظارت بر عایق برای تشخیص وضعیت عایق مدار در زمان واقعی است. هنگامی که عملکرد عایق به آستانه ایمنی کاهش می یابد، بلافاصله یک هشدار صوتی و تصویری ایجاد می کند و مدار ولتاژ بالا را قطع می کند و خطر نشت از منبع را مسدود می کند. ترمینال سیم‌کشی ساختاری ضد عملکرد نادرست دارد، با پوشش محافظ عایق پوشانده شده و به وضوح با علامت‌های قطب مثبت و منفی برچسب‌گذاری شده است تا از اتصال کوتاه ناشی از خطاهای سیم‌کشی در حین نصب جلوگیری شود.

2. مکانیسم حفاظت از اضافه جریان و اتصال کوتاه

در پاسخ به خطر جریان غیرعادی، سیستم به حفاظت از اضافه جریان چند سطحی مجهز شده است: هنگامی که جریان خروجی از 1.2 برابر مقدار نامی تجاوز می کند، اولین سطح حفاظت اضافه بار فعال می شود تا توان خروجی را کاهش دهد. اگر جریان به 1.5 برابر مقدار نامی افزایش یابد، سطح دوم حفاظت از مدار کوتاه-به سرعت پاسخ می‌دهد و مدار اصلی را در عرض 2 میلی‌ثانیه قطع می‌کند تا از فرسودگی قطعات به دلیل جریان اضافی جلوگیری شود. تشخیص فعلی از سنسورهای{6}Hall با دقت بالا با فرکانس نمونه برداری 10 کیلوهرتز استفاده می کند که می تواند نوسانات جریان لحظه ای را به دقت ثبت کند. حتی اگر یک ضربه اتصال کوتاه در سطح میلی‌ثانیه وجود داشته باشد، می‌تواند حفاظت را به موقع ایجاد کند تا از ایمنی مدار اطمینان حاصل شود.

3. طراحی حفاظت از اضافه ولتاژ و کم ولتاژ

نقاط مانیتورینگ ولتاژ به طور جداگانه در سمت شبکه و سمت ذخیره انرژی تنظیم می شوند: زمانی که ولتاژ شبکه بیش از حد بالا (بیش از 1.15 برابر مقدار نامی) یا خیلی کم (زیر 0.85 برابر مقدار نامی) باشد، ماژول حفاظتی سمت شبکه به طور خودکار کلید شبکه را قطع می کند تا از آسیب ولتاژ غیرعادی به اینورتر جلوگیری شود. هنگامی که ولتاژ باتری از محدوده ایمن فراتر رود (مانند باتری های فسفات آهن لیتیوم بالای 3.65 ولت / سلول یا کمتر از 2.5 ولت / سلول)، محافظ جانبی ذخیره انرژی فعال می شود، عملیات شارژ و دشارژ را متوقف می کند و از شارژ، برآمدگی یا تضعیف بیش از حد باتری جلوگیری می کند. برخی مدل‌ها از آستانه ولتاژ سفارشی نیز پشتیبانی می‌کنند که می‌تواند پارامترهای حفاظتی را با توجه به ویژگی‌های شبکه‌های برق منطقه‌ای مختلف و انواع باتری تنظیم کند.

2 امنیت کنترل سیستم: هشدار هوشمند و مداخله پویا

1. زمان واقعی نظارت بر پارامتر و هشدار خطر

واحد کنترل هوشمند داده های کلیدی را با فرکانس 1 ثانیه در هر زمان جمع آوری می کند که شامل بیش از 20 پارامتر مانند ولتاژ ورودی و خروجی، جریان، توان، دمای ماژول، SOC باتری (شارژ باقیمانده) و غیره است و از طریق الگوریتم هایی وضعیت عملکرد سیستم را تجزیه و تحلیل و قضاوت می کند. هنگامی که دمای غیرعادی تشخیص داده می شود (مانند دمای ماژول برق بیش از 85 درجه)، اختلاف فشار بیش از حد باتری (بیش از 50 میلی ولت)، یا نوسان فرکانس شبکه (بیش از 0.5 ± 50 هرتز)، اطلاعات هشدار بلافاصله به پایانه کاربر (APP یا پلت فرم نظارت)، برجسته می شود تا کاربران در معرض خطر بالقوه قرار بگیرند.

2. حفاظت حرارتی و مدیریت دما

برای رسیدگی به مسئله گرمایش ماژول قدرت، یک راه حل دوگانه "اتلاف گرمای فعال + اتلاف گرمای غیرفعال" اتخاذ شده است: اتلاف گرمای غیرفعال از طریق پوسته آلیاژ آلومینیوم با هدایت حرارتی بالا و پره های اتلاف گرما، که به سرعت گرمای ماژول را منتقل می کند، به دست می آید. خنک کننده فعال مجهز به یک فن کنترل دما هوشمند است و سرعت فن به صورت دینامیکی با دمای - تنظیم می شود که در سرعت پایین زیر 40 درجه و در سرعت بالا بالای 60 درجه کار می کند و ضمن کاهش نویز و مصرف انرژی، کارایی اتلاف گرما را تضمین می کند. برخی از مدل‌های پیشرفته نیز مجهز به سیستم‌های خنک‌کننده مایع هستند که بازده اتلاف حرارتی سه برابر بیشتر از خنک‌کننده هوا دارند. آنها می توانند با قدرت کامل در یک محیط با دمای بالا 45 درجه کار کنند و از تخریب عملکرد یا خرابی ناشی از گرمای بیش از حد جلوگیری کنند. حفاظت از فیوز دما را به طور همزمان تنظیم کنید. هنگامی که دمای قطعه هسته از 120 درجه بیشتر شود، فیوز به طور خودکار قطع می شود و مدار را به طور کامل قطع می کند.

3. امنیت شبکه و حفاظت جزیره ای

به عنوان یک حفاظت کلیدی برای اتصال به شبکه، عملکرد حفاظتی ضد جزیره ای به شدت از استانداردهای بین المللی پیروی می کند. هنگامی که شبکه برق قطع می شود، سیستم می تواند افت ولتاژ را در عرض 200 میلی ثانیه تشخیص دهد و به سرعت کنتاکتور شبکه را قطع کند تا اینورتر از انتقال برق به شبکه جلوگیری کند و از خطر برق گرفتگی برای پرسنل تعمیر و نگهداری شبکه جلوگیری کند. قبل از اتصال به شبکه، لازم است آزمایش همگام سازی شبکه کامل شود تا اطمینان حاصل شود که ولتاژ خروجی، فرکانس و فاز اینورتر کاملاً با شبکه مطابقت دارد و خطای همگام سازی در ± 1٪ کنترل می شود تا از جریان افزایش گذرا در هنگام اتصال به شبکه جلوگیری شود و از ایمنی شبکه و اینورتر محافظت شود. برخی مدل‌ها همچنین از عملکرد تست ضد جزیره‌ای پشتیبانی می‌کنند که می‌تواند به صورت دستی سناریوهای قطع برق شبکه را شبیه‌سازی کند تا کارایی مکانیسم‌های حفاظتی را تأیید کند و از راه‌اندازی مطمئن در حین عملیات واقعی اطمینان حاصل کند.

3 ایمنی محیطی و ساختاری: طراحی محافظ سازگار با شرایط کاری پیچیده

1. سطح حفاظت و سازگاری محیطی

این پوسته از طراحی حفاظتی IP65 برخوردار است، با سطح ضد گرد و غبار- که به طور کامل از ورود گرد و غبار جلوگیری می کند. سطح ضد آب می‌تواند در برابر پاشش آب با فشار کم-از هر جهت (مانند نصب در فضای باز در روزهای بارانی) مقاومت کند. حتی در محیط‌های صنعتی مرطوب و غبارآلود یا ایستگاه‌های فتوولتائیک در فضای باز، می‌تواند به طور موثر بخار آب و ناخالصی‌های خارجی را جدا کند و از رطوبت مدار داخلی و اتصال کوتاه جلوگیری کند. برخی از مدل ها تست محدوده دمایی گسترده از -30 درجه تا 60 درجه را گذرانده اند، مجهز به عملکرد پیش گرمایش در محیط با دمای پایین و افزایش اتلاف گرما در محیط با دمای بالا. آنها می توانند به طور پایدار در مناطق شدید آب و هوایی عمل کنند و با نیازهای محیطی مناطق مختلف در سراسر جهان سازگار شوند.

2. طراحی ضد تداخل و سازگاری الکترومغناطیسی

طرح مدار اصول "جداسازی سیگنال های آنالوگ و دیجیتال" و "جداسازی الکتریسیته قوی و ضعیف" را برای کاهش تداخل الکترومغناطیسی بین مدارهای مختلف اتخاذ می کند. پوشش های محافظ الکترومغناطیسی را به اجزای کلیدی مانند تراشه ها و حسگرها اضافه کنید تا آنها را در برابر تشعشعات الکترومغناطیسی خارجی محافظت کنید. این تجهیزات گواهینامه EMC (سازگاری الکترومغناطیسی) را گذرانده است و با استانداردهای EN 61000-6-2 (ایمنی محیط صنعتی) و EN 61000-6-3 (محدودیت های انتشار محیط مسکونی) مطابقت دارد. تداخل الکترومغناطیسی برای وسایل اطراف و تجهیزات ارتباطی ایجاد نمی کند، اما می تواند در برابر تداخل خارجی مانند نوسانات شبکه برق و صاعقه مقاومت کند و عملکرد پایدار سیستم را در محیط های پیچیده الکترومغناطیسی تضمین کند.

3. استحکام سازه و حفاظت اضطراری

پوسته از ورق فولادی نورد شده-سرد با استحکام بالا{{1} ساخته شده است و به طور یکپارچه شکل گرفته است، با مقاومت ضربه ای در سطح IK10. این می تواند در برابر ضربه خارجی 10 ژول (مانند برخورد تصادفی در هنگام نصب در فضای باز) مقاومت کند، از تغییر شکل و آسیب به اجزای داخلی پوسته جلوگیری می کند. یک دکمه خاموش{6}خاموش اضطراری در پایین تجهیزات نصب شده است که می تواند مستقیماً تمام مدارهای برق را با فشار دادن قطع کند و خاموش شدن سریع در شرایط اضطراری را تسهیل می کند. برخی از خطاهای جزئی (مانند نوسانات لحظه ای شبکه برق) که به طور همزمان مجهز به عملکرد خود بازیابی خطا هستند، می توانند به طور خودکار بدون دخالت دستی مجدداً راه اندازی و بازیابی شوند. اگر نقص جدی وجود داشته باشد، تجهیزات قفل می شود و کد خطا ذخیره می شود و این امر باعث می شود تا پرسنل تعمیر و نگهداری به سرعت مشکل را پیدا کنند و زمان خرابی را کاهش دهند.