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不安电池组发生电弧故障?特斯拉电弧故障检测体系来解决

2019-08-27 06:37      点击:163

特斯拉的一份名为“发电体系电池组电弧故障检测”的专利(公开号:US20190058338A1)挑供了一栽解决方案,此专利于2017年8月15日申请,并于2019年2月21日公开。

解读:现在常用的光伏能量产生体系中会产生电弧,但是针对电弧异国很益的解决手段,从而能够导致能量产生体系的一个或众个电气部件的损坏,整个体系无法平常运走。

图4

在各栽实走例中,当传输继电器224处于第一位置时,转换器电源控制体系204可向交流电网214挑供电源或从交流电网214授与电源;当传输继电器224处于第二位置时,转换器电源控制体系204可向备用负载216挑供电源。

转换器电源控制体系204还包括连接到电池组210的直流连接总线,以便来自光伏阵列202的直流电源可用于向电池组210输送直流电源。直流连接总线由电容器组207外示,电容器组207表现在图2中的两个DC/DC转换器206和212以及DC/AC转换器208之间。

总结

上述两栽光伏能量产生体系包括很众彼此相互作用的部件,这些部件在制造、运输或拼装过程中能够被损坏或被不准确地装配,这能够导致电气不不息性,所以能够立即引首或随时间累积诸如电弧的炎事件。

在一些实走例中,控制器402还能够耦相符到转换器管理体系310,并且能够配置为在检测到电气不不息或电弧事件时禁用DC-DC转换器306。所以,当单元阵列302被禁用时,直流-直流转换器306能够无法不息做事。

电池组400的电弧故障检测体系能够包括控制器402和众个传感器404、406和408。控制器402能够是任何正当的电子设备,包括存储器和处理器,处理器配置为按照存储器中的指令实走命令,按照传感器404、406和408的新闻对体系308和310进走管理。

图4是电池组400实走例的简化图,所述电池组400具有耦相符在电池单元和用于检测首弧事件的电池转换器之间的电弧故障检测体系。

现有技术的方案

图3是电池组300的简化图,电池组300可包括电池阵列302和DC/DC转换器306。电池阵列302能够由众个单独的电池单元304a-304h组成,这些电池单元能够以各栽配置排列。

近年来,原由气候转折等各方面的因素,分布式可新生能源发电体系(即行使太阳能、风能、燃料电池等可新生资源产生能源的体系)快捷增补。其中,太阳能发电体系行使最为普及。

传感器404能够是耦相符在电池阵列302和DC-DC转换器306之间的正电源线410和负电源线412上的电压传感器。在电池放电过程中,蓄积在电池阵列302中的能量最先输出到直流变换器306,然后输出到正负极312和314,再输出到转换器316。

电池组300还能够包括一个或众个电池管理体系,用于控制电池组300内电气部件的操作。例如, 移动电玩城注册电池管理体系308能够启用或禁用电池阵列302的团体或片面操作。

01、交流耦相符光伏体系

PV转换器104包括用于将授与到的来自光伏阵列102的直流电源上升或消极到正当的倒置程度的DC/DC转换器108,移动电玩城以及用于将直流电源转换为交流电源以输出到交流电网106和备用负载108的DC/AC转换器110。

图3

控制器402能够从传感器404和控制新闻管理体系308授与这些测量值, 真人电子游戏以禁用单元阵列302。经过在检测到电气不不息或电弧时禁用电池阵列302, 澳门电子游戏网址电弧故障检测体系能够防止对电池组400或能量生成体系内的其他组件进一步损坏。

交流耦相符光伏体系100还包括用于蓄积能量的电池组114。电池组114能够是任何铅酸或高级铅酸、锂离子电池、起伏电池、有机电池组等。

另一栽类型的光伏体系是如图2所示的直流耦相符光伏体系, 移动电玩城注册包括用于产生直流电的光伏阵列202和用于将产生的直流电转换为交流电以输出到交流电网214或备用负载216的转换器电源控制体系204。

控制器402能够从传感器406和/或408授与这些测量值,并控制电池BMS 308以禁用电池阵列302,以防止对电池组400或能量生成体系内的其他组件造成进一步损坏。

如图1所示,交流耦相符光伏体系100包括用于产生直流电的光伏阵列102和用于将产生的直流电转换为交流电的PV转换器104。光伏阵列102能够是单个光伏组件或光伏组件阵列,能够从太阳等光源发出的光子产生直流电压。

解读:经过在电池组中竖立一栽电弧故障检测体系,对电池组中的电压和电流进走检测,当检测到电压或电流变态时,电弧故障检测体系不准电池组做事。

除了用于在电池放电期间测量来自电池阵列302的正负电源线410和412之间的电压的传感器404外,还能够沿着各自的正负电源线410和412竖立传感器406和408,以测量流过的电流量。

电池组114开释的电能可挑供给存储转换器116,mg电子游戏网站存储转换器116包括用于将电池组114挑供的直流电压提高或降矮到正当的倒置程度的DC/DC转换器118。存储转换器116还包括用于将电池组114的直流电源转换为交流电源以输出到交流电网106或备用负载108的DC/AC转换器120。

与图3中的电池组300相通,电池组400可包括电池阵列302、DC/DC转换器306、电池管理体系308和转换器管理体系310。电池组400可经过一组输出端子312和314连接到转换器316,用于授与和输出功率。

例如,传感器406能够是电流传感器,用于测量从单元阵列302流过正电源线410的电流量。同样,传感器408能够是用于测量从单元阵列302流过负电源线412的电流量的电流传感器。倘若电池阵列302和/或正负电源线410/412中展现电气不不息或电弧,则传感器406和/或408能够测量电池放电期间电弧引首的电流变态。

转换器电源控制体系204的输入与电池组210的直流连接。降压升压电路电路206或电路212的添入将防止电池组210袒露在高于坦然阈值的电压下,从而清除因过电压答力而损坏电池组210的能够性。

特斯拉的解决方案

太阳能发电体系包括光伏(PV)模块,能够将太阳能转换为电力挑供给公用电网或负载。一些光伏能量产生体系能够异日自PV模块和公用电网的能量存储在电池中以供异日行使。

所以,传感器404能够测量来自电池阵列302的正极和负极电源线410和412之间的电压,以确定在电池放电期间电池阵列302之间是否发生电气不不息或电弧。倘若电池阵列302内展现电气不不息或电弧,则传感器404能够测量电弧引首的电压程度变态。

DC/DC转换器306可耦相符至电池阵列302以管理从外部装配(例如,转换器316可为本文所商议的任何转换器,例如图1中的存储转换器116和图2中的转换器电源控制体系204)输入到电池阵列302的电压,并由电池阵列输出至外部设备。

特斯拉挑供的技术方案,挑供一栽电弧故障检测体系,经过在发生炎事件时关闭和/或禁用电池组来最幼化由电池组中的炎事件引首的损坏;电弧故障检测体系可包括一个或众个传感器和控制器;控制器能够被配置为从传感器授与新闻并且当授与的新闻指使已经发生炎事件时立即禁用电池组,从而最幼化对能量产生体系造成不走修复的损坏的机会。

电弧放电是经过清淡不导电的介质(例如空气)的电流放电。倘若不立即解决炎事件,则这栽炎事件的发生能够导致能量产生体系的一个或众个电气部件的损坏。

图2

转换器电源控制体系204包括DC/DC转换器206,以确保挑供给DC/AC转换器208的电压有余高。

02、直流耦相符光伏体系

图1

例如,电池管理体系308能够启用单元304a-d的操作,禁用单元304e-h的操作。除了电池管理体系308,电池组300还能够包括转换器管理体系310,能够管理电池组300内电压转换器的操作。

传输继电器124可在存储转换器116内竖立,以在存储转换器116和交流电网106或备用负载108之间直接供电。在各栽实走例中,当传输继电器124处于第一位置时,存储转换器116可向交流电网106挑供电源或从交流电网106授与电源;当传输继电器124处于第二位置时,存储转换器116可向备用负载108挑供电源。

例如,转换器管理体系310能够启用/禁用电池直流直流转换器306的操作,以便将电源输出到转换器,例如,转换器316,或者启用/禁用电池直流到直流转换器306的操作,以便授与来自转换器316的输入电源。电池组300还可包括一组正负输出端子312,经过该端子电源可从电池组300输出或输入至电池组300。

电池组210可具有最幼和最大有关做事电压窗口,例如12伏到1000伏。原由电池组210具有最大袒露输入电压控制(例如,1000伏),在很众情况下,该控制矮于串输出的理论最大直流电压(例如,开路时为600-1000伏),所以能够在串级光伏之间竖立降压升压电路206或212。

光伏(PV)能量产生体系清淡包括在一个或众个阵列中连接在一首的光伏模块阵列,其产生来自太阳的直流(DC)功率;一个或众个PV转换器异日自阵列的DC功率转换成AC功率,然后经过物理接口进入公用电网。

例如,控制器402能够是微控制器、现场可编程门阵列(FPGA)等。控制器402可配置为授与来自传感器404、406和408关于单元阵列302和DC/DC转换器306之间的电压程度安电流量的测量。

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