Մոդուլային 60 կՎտ-180 կՎտ հզորությամբ DC արագ լիցքավորիչներ. բարձր հուսալիության ճարտարապետություն նավահանգիստների և հանքարդյունաբերության համար

Համաշխարհային էլեկտրական մեքենաների ենթակառուցվածքների զարգացում. մոդուլային 60 կՎտ-ից մինչև 180 կՎտ հզորությամբ DC արագ լիցքավորիչների համապարփակ տեխնիկական վերլուծություն. բարձր հուսալիության ճարտարապետության, ջերմային կառավարման և էներգամատակարարման օպտիմալացում նավահանգիստների, հանքարդյունաբերության և ծանր արդյունաբերության համար

Աբստրակտ

Քանի որ գլոբալ անցումը դեպի էլեկտրական շարժունակություն արագանում է, հզոր, բարձր հզորության լիցքավորման ենթակառուցվածքների պահանջարկը մարդատար տրանսպորտային միջոցներից դուրս է եկել ծանր բեռնատարողությամբ առևտրային և արդյունաբերական կիրառությունների ոլորտ: Այս տեխնիկական տրակտատը ուսումնասիրում է 60 կՎտ-ից մինչև 180 կՎտ հզորությամբ DC արագ լիցքավորման (DCFC) կայանների ճարտարագիտական ​​​​խճճվածքները: Մենք խորանում ենք բարձր հուսալիության մոդուլային ճարտարապետությունների, լայն լարման ելքային տոպոլոգիաների և արդյունաբերական կարգի ջերմային կառավարման համակարգերի մեջ: Ավելին, մենք ուսումնասիրում ենք այս համակարգերի տեղակայումը աշխարհի ամենադժվարին միջավայրերում՝ նավահանգիստներում, ծովային գործողություններում և հեռավոր հանքարդյունաբերական վայրերում, որտեղ անսարքությունը տարբերակ չէ:

Գլուխ 1. 60 կՎտ-180 կՎտ հզորության հատվածի ռազմավարական նշանակությունը

60 կՎտ-ից մինչև 180 կՎտ հզորության տիրույթը էլեկտրական մեքենաների (EV) լիցքավորման էկոհամակարգում ներկայացնում է կարևորագույն «լավագույն կետ»։ Մինչդեռ 7 կՎտ հզորությամբ փոփոխական հոսանքի լիցքավորիչները բավարար են բնակելի տարածքներում օգտագործման համար, իսկ 350 կՎտ+ հզորությամբ բարձր հզորության լիցքավորման կայանները (HPC) բավարար են մայրուղիների «ջրհեղեղի և շարժման» իրավիճակների համար, 60-180 կՎտ հզորության հատվածը բավարարում է առևտրային ավտոպարկերի, քաղաքային առաքման միկրոավտոբուսների, էլեկտրական ավտոբուսների և ծանր արդյունաբերական մեքենաների շահագործման կարիքները։

1.1 Շուկայի շարժիչ ուժերը և ենթակառուցվածքների մասշտաբայնությունը

Առևտրային պայմաններում «շրջանառության ժամանակը» հիմնական չափանիշն է: 60 կՎտ հզորությամբ լիցքավորիչը կարող է լիցքավորել սովորական բեռնատարի մարտկոցը բեռնման ցիկլի ընթացքում, մինչդեռ 180 կՎտ հզորությամբ սարքը կարող է ապահովել ծանր բեռնատարների բազմաթմբային լիցքավորում: Այս հզորության միջակայքի մասշտաբայնությունը թույլ է տալիս ավտոպարկի օպերատորներին սկսել 60 կՎտ հզորությամբ և արդիականացնել այն մինչև 120 կՎտ կամ 180 կՎտ՝ պարզապես ավելացնելով հզորության մոդուլներ, պահպանելով շինարարական աշխատանքների և կահույքի սկզբնական կապիտալ ներդրումները:

1.2 Հուսալիությունը որպես հիմնական առևտրային պահանջ

Արդյունաբերական օպերատորի համար, ինչպիսին է էլեկտրական AGV-ները (ավտոմատացված ուղղորդվող տրանսպորտային միջոցներ) օգտագործող նավահանգստը, լիցքավորիչի խափանումը ոչ միայն անհարմարություն է, այլև գլոբալ մատակարարման շղթայի խցանում: Այս գլուխը սահմանում է «արդյունաբերական կարգի» լիցքավորման շրջանակը, որտեղ խափանումների միջև միջին ժամանակը (MTBF) չափվում է հարյուր հազարավոր ժամերով, իսկ սպասարկելիությունը նախագծվում է սարքավորումների մեջ առաջին օրվանից:

Գլուխ 2. Սարքավորումների ճարտարապետություն և հզորության էլեկտրոնիկայի տոպոլոգիաներ

Ցանկացած DC արագ լիցքավորիչի սիրտը հզորության փոխակերպման փուլն է: 60-180 կՎտ հզորության տիրույթում դիզայնը սովորաբար հետևում է երկաստիճան մոտեցմանը՝ AC/DC առջևի մաս՝ հզորության գործոնի շտկման (PFC) համար և DC/DC փուլ՝ մեկուսացման և լարման կարգավորման համար:

2.1 Առջևի մաս. Եռաֆազ վիեննային ուղղիչ ընդդեմ միջանկյալ ուժեղացման

Բարձր հուսալիության լիցքավորիչների մեծ մասը PFC փուլի համար օգտագործում է եռաֆազ վիեննային ուղղիչ։ Այս տոպոլոգիան մի քանի առավելություններ ունի.

• Բարձր արդյունավետությունԿիսահաղորդիչների վրա լարման լարումը նվազեցնելով՝ անջատման կորուստները նվազագույնի են հասցվում։
• Ցածր THDԱյն հասնում է 5%-ից պակաս ընդհանուր հարմոնիկ աղավաղման (THD), որը կարևոր է արդյունաբերական գոտիներում ցանցի կայունությունը պահպանելու համար։
• Հզորության գործակիցԱյն պահպանում է PF > 0.99՝ ապահովելով մուտքային փոփոխական հոսանքի առավելագույն օգտագործումը։

Որոշ 180 կՎտ հզորությամբ նախագծերում, փոխկապակցված խթանիչ փոխակերպիչներն օգտագործվում են ջերմային բեռը բազմաթիվ ինդուկտորների և անջատիչների միջև բաշխելու համար, ինչը մեծացնում է առանձին բաղադրիչների կյանքի տևողությունը։

2.2 DC/DC փուլ. LLC ռեզոնանսային փոխարկիչներ լայն լարման շահագործման համար

Հաստատուն հոսանքի/հաստատուն հոսանքի փուլը պետք է ապահովի գալվանական մեկուսացում և կարգավորի ելքը՝ համապատասխանեցնելով այն մեքենայի մարտկոցի լարմանը: Ժամանակակից էլեկտրական մեքենաների համար այս միջակայքը ընդլայնվել է 200 Վ-ից մինչև 1000 Վ:ՍՊԸ Ռեզոնանսային փոխարկիչայստեղ նախընտրելի տոպոլոգիան է՝ իր զրոյական լարման (ZVS) և զրոյական հոսանքի (ZCS) անջատման հնարավորությունների շնորհիվ: Այս փափուկ անջատման տեխնիկաները զգալիորեն նվազեցնում են էլեկտրամագնիսական միջամտությունը (EMI) և ջերմային լարվածությունը MOSFET-ների կամ IGBT-ների վրա:

2.2.1 Սիլիցիումի կարբիդի (SiC) ինտեգրում

Բարձր հուսալիությամբ 180 կՎտ հզորությամբ բլոկներում ավանդական սիլիկոնային (Si) MOSFET-ները ավելի ու ավելի հաճախ փոխարինվում են SiC սարքերով: SiC-ն առաջարկում է.

• Ավելի բարձր անջատման հաճախականություններՀնարավորություն է տալիս օգտագործել ավելի փոքր ինդուկտորներ և տրանսֆորմատորներ, նվազեցնելով սնուցման մոդուլների քաշը և չափերը։
• Բարձր ջերմաստիճանի հանդուրժողականությունSiC սարքերը կարող են հուսալիորեն աշխատել հանգույցների ավելի բարձր ջերմաստիճաններում, ինչը մեծ առավելություն է հանքի չօդափոխվող, բարձր շրջակա միջավայրի պայմաններում։

Գլուխ 3. Մոդուլային ավելորդություն և «տաք փոխարինման» առավելությունը

Մոնոլիտ 120 կՎտ հզորությամբ բլոկներից մոդուլային ճարտարապետության (օրինակ՝ 6 x 20 կՎտ կամ 4 x 30 կՎտ կամ 3 x 60 կՎտ մոդուլ) անցումը լիցքավորիչների հուսալիության ամենակարևոր առաջընթացն է։

3.1 N+1 ավելորդության տրամաբանություն

180 կՎտ հզորությամբ կայանը սովորաբար օգտագործում է մի քանի 30 կՎտ կամ 40 կՎտ մոդուլներ: Բարձր հուսալիության կոնֆիգուրացիայում համակարգը կարող է նախագծվել N+1 ավելորդությամբ: Եթե մեկ 30 կՎտ մոդուլը խափանվում է, համակարգը շարունակում է աշխատել 150 կՎտ հզորությամբ: «Խելացի կառավարիչը» ավտոմատ կերպով վերակարգավորում է բեռի բաշխումը, և օպերատորը տեղեկացվում է ամպային ծառայության (OCPP) միջոցով՝ փոխարինելու անսարք միավորը նախատեսված սպասարկման ժամանակ, այլ ոչ թե արտակարգ իրավիճակներում:

3.2 Տաք փոխարինում և դաշտային սպասարկում

Արդյունաբերական լիցքավորիչները պետք է սպասարկվեն ընդհանուր էլեկտրիկների կողմից, այլ ոչ թե միայն մասնագիտացված էլեկտրական ինժեներների կողմից: Մոդուլային դիզայնը թույլ է տալիս «տաք փոխարինում», որի դեպքում մոդուլը կարող է հանվել և փոխարինվել առանց ամբողջ կայանը անջատելու: Սա նվազագույնի է հասցնում վերանորոգման միջին ժամանակը (MTTR):

3.3 Բեռի հավասարակշռում և կյանքի երկարացում

Կենտրոնական կառավարիչը կառավարում է յուրաքանչյուր մոդուլի «աշխատանքային ժամերը»։ Ցածր էներգիայի լիցքավորման սեանսների ժամանակ (օրինակ՝ երբ մեքենան 120 կՎտ հզորությամբ սարքից պահանջում է ընդամենը 30 կՎտ) մոդուլները հերթափոխելով՝ համակարգը ապահովում է բոլոր բաղադրիչների հավասարաչափ մաշվածությունը՝ կանխելով «հիմնական» մոդուլի վաղաժամ խափանումը։

Գլուխ 4. Լայն լարման ելքային հզորություն և բազմա-ստանդարտ համատեղելիություն

60-180 կՎտ հզորությամբ հատվածը պետք է սպասարկի ամեն ինչ՝ սկսած հին 400 Վ մարտկոցային համակարգերից մինչև ծանր բեռնատարներում և բարձր արտադրողականության նավերում հանդիպող նոր 800 Վ/900 Վ ճարտարապետությունները։

4.1 Հաստատուն հզորության կորեր

Բարձրորակ 180 կՎտ հզորությամբ լիցքավորիչը ապահովում է հաստատուն հզորության ելք լայն լարման տիրույթում (օրինակ՝ 300 Վ-ից մինչև 1000 Վ): Սա իրականացվում է բարդ կառավարման ալգորիթմների միջոցով, որոնք կարգավորում են ռեզոնանսային փոխարկիչների աշխատանքային ցիկլը և հաճախականությունը:

4.2 Բազմաթնդանակային դինամիկ հզորության բաշխում

Ժամանակակից 120 կՎտ և 180 կՎտ հզորությամբ սարքերը հաճախ ունեն երկու կամ երեք լիցքավորման մալուխներ։

• Հաջորդական լիցքավորումԱ զենքն ավարտվում է, ապա սկսվում է Բ զենքը։
• Միաժամանակյա լիցքավորում (ստատիկ բաժանում)Ա և Բ զենքերը ստանում են յուրաքանչյուրը 90 կՎտ ֆիքսված հզորություն։
• Դինամիկ մատրիցային բաշխումԿարգավորիչը վերահսկում է երկու մեքենաների լիցքավորման վիճակը (SoC) և պահանջվող հզորությունը: Եթե A մեքենան կարիք ունի 150 կՎտ, իսկ B մեքենան՝ ընդամենը 30 կՎտ, համակարգը դինամիկ կերպով ուղղորդում է մոդուլները՝ երկու մեքենաների կարիքները օպտիմալ կերպով բավարարելու համար:

Գլուխ 5. Արդյունաբերական կարգի ջերմային կառավարման համակարգեր

Ջերմային կառավարումը հզոր էլեկտրոնիկայի «լուռ մարդասպանն» է: 60-180 կՎտ հզորության տիրույթում առաջացող ջերմությունը զգալի է. նույնիսկ 95% արդյունավետության դեպքում 180 կՎտ հզորությամբ սարքը արտադրում է 9 կՎտ ջերմության կորուստ:

5.1 Անկախ օդային խողովակների նախագծում

Արդյունաբերական կոշտ միջավայրերում (օրինակ՝ փոշոտ հանքում կամ աղի նավահանգստում) ստանդարտ օդափոխիչով սառեցումը բավարար չէ, քանի որ այն աղտոտիչները քաշում է անմիջապես զգայուն PCB բաղադրիչների վրայով։ Բարձր հուսալիության սարքերը օգտագործում ենԱնկախ օդային ծորանդիզայն:

1. Մեկուսացված բաժանմունքԶգայուն էլեկտրոնիկան (պրոցեսորներ, կոնդենսատորներ, կառավարման վահանակներ) կնքված է IP54 կամ IP55 պատյանով։
2. Բաց ջերմափոխանակիչներՀզորության կիսահաղորդիչները ամրացված են զանգվածային ալյումինե ռադիատորների վրա, որոնք տեղակայված են առանձին օդային թունելի ներսում։
3. Բարձր ճնշման օդափոխիչներԱրդյունաբերական կարգի օդափոխիչները օդը քաշում են միայն թունելի միջով, սառեցնելով ջերմափոխանակիչները՝ առանց էլեկտրոնիկան շրջակա միջավայրի ազդեցությանը ենթարկելու։

5.2 Հեղուկային սառեցում 180 կՎտ+ տիրույթում

Մինչդեռ օդային սառեցումը ստանդարտ է 60-120 կՎտ հզորության համար, որոշ 180 կՎտ հզորությամբ բլոկներ, որոնք նախատեսված են անընդհատ բարձր բեռնվածության համար (օրինակ՝ ծանր բեռնատարների պահեստներ), անցնում են հեղուկով սառեցվող մոդուլների: Սա թույլ է տալիս ունենալ լիովին մեկուսացված պատյան՝ ապահովելով առավելագույն պաշտպանություն փոշուց, խոնավությունից և քիմիական կոռոզիայից:

5.3 Հակախցանումային և տաքացնող

Սառը կլիմայական պայմաններում (օրինակ՝ Սկանդինավյան հանքերում) տեղադրված լիցքավորիչների համար ներքին ջեռուցիչներ են ներդրված՝ ջերմաստիճանի տատանումների ժամանակ խտացումը կանխելու համար, ինչը հակառակ դեպքում կհանգեցներ կարճ միացման կամ բաղադրիչների քայքայման։

(Մաս 1-ի ավարտ։ Մաս 2-ը կներառի կոշտ միջավայրի հուսալիությունը, խելացի բաշխումը, ուսումնասիրությունները և ապագայի հեռանկարները։)

Գլուխ 6. Հուսալիություն դժվար միջավայրերում

Արդյունաբերական գոտիներում՝ նավահանգիստներում, հանքերում և ծովային տերմինալներում, էլեկտրական մեքենաների լիցքավորման ենթակառուցվածքների տեղակայումը սարքավորումները ենթարկում է այնպիսի պայմանների, որոնք կոչնչացնեն ստանդարտ առևտրային կարգի լիցքավորիչները: Այսպիսի սցենարներում հուսալիության բարձրացումը բազմաշերտ ինժեներական մարտահրավեր է:

6.1 Աղային սփրեյ և կոռոզիայի դիմադրություն (C5-M ստանդարտ)

Նավահանգստային և ծովային միջավայրերում օդը հագեցած է քլորիդային իոններով: Այս իոնները խիստ կոռոզիոն են պղնձի հետքերի և ալյումինե ջերմափոխանակիչների համար:

• Կոնֆորմալ ծածկույթԲոլոր տպագիր պլատֆորմները պետք է ենթարկվեն կոնֆորմալ ծածկույթի մի քանի փուլերի (ակրիլային, սիլիկոնային կամ ուրեթանային)՝ բաղադրիչների միջև «դենդրիտների աճը» կանխելու համար։
• Պարսպի նյութերԲարձր հուսալիության պահարաններում հաճախ օգտագործվում է չժանգոտվող պողպատ (304 կամ 316 դասի) կամ ծովային դասի ալյումին, որը մասնագիտացված փոշեծածկույթով է և համապատասխանում է C5-M (ափամերձ և ծովային) կոռոզիայի կատեգորիային՝ համաձայն ISO 12944 ստանդարտի։

6.2 Փոշու և մասնիկների դեմ պաշտպանություն (IP65 vs IP54)

Հանքարդյունաբերական միջավայրերը ներկայացնում են «հաղորդիչ փոշու» խնդիրը: Երկաթի հանքաքարի կամ ածխի մանր մասնիկները կարող են մտնել լիցքավորիչ, նստել բարձր լարման բաղադրիչների վրա և առաջացնել աղեղային առաջացում:

• Գազետի ամբողջականությունԲոլոր դռները և մուտքի վահանակները կնքելու համար օգտագործվում են բարձրորակ EPDM կամ սիլիկոնային միջադիրներ։
• Ֆիլտրերի կառավարումՕդային սառեցմամբ սարքերի համար օգտագործվում են առաջադեմ G4 կամ F7 դասակարգման ֆիլտրեր, որոնք հաճախ զուգակցվում են ճնշման սենսորների հետ, որոնք տեղեկացնում են օպերատորին, երբ ֆիլտրը խցանված է, կանխելով ջերմային անջատումը։

6.3 Թրթռման և հարվածային դիմադրություն

Լողացող նավամատույցներում կամ ծանր հանքարդյունաբերական պայթեցման գոտիների մոտ տեղակայված լիցքավորման կայանները ենթարկվում են մշտական ​​​​թրթռումների։

• Սթրեսից ազատված մոնտաժԽոշոր բաղադրիչները, ինչպիսիք են էլեկտրոլիտիկ կոնդենսատորները և ինդուկտորները, ամրացվում են RTV (սենյակային ջերմաստիճանի վուլկանացում) սիլիկոնով կամ մասնագիտացված մեխանիկական փակագծերով՝ կապարի հոգնածությունը կանխելու համար։
• Պինդ վիճակի բաղադրիչներՄեխանիկական ռելեներից պինդ վիճակում գտնվող կոնտակտորներին անցնելը (որտեղ հնարավոր է) էլ ավելի է բարելավում թրթռման նկատմամբ դիմադրողականությունը։

Գլուխ 7. Խելացի էներգիայի բաշխման տրամաբանություն և ցանցի ինտեգրում

180 կՎտ հզորությամբ լիցքավորիչը զգալի բեռ է տեղական ցանցի համար: Այս բեռի խելամիտ կառավարումը կարևոր է թե՛ օպերատորի կոմունալ վճարների, թե՛ բաշխման ցանցի կայունության համար:

7.1 Դինամիկ բեռի նվազեցում

Արդյունաբերական օբյեկտներում գործողությունների համար հաճախ պետք է առաջնահերթություն տրվի հիմնական էլեկտրաէներգիային (օրինակ՝ նավահանգստային կռունկ): Լիցքավորման կայանը կարող է Modbus-ի կամ Ethernet/IP-ի միջոցով ինտեգրվել օբյեկտի շենքերի կառավարման համակարգին (BMS): Երբ օբյեկտի ընդհանուր էլեկտրաէներգիայի սպառումը մոտենում է իր սահմանին, լիցքավորիչը դինամիկ կերպով նվազեցնում է իր ելքային հզորությունը (օրինակ՝ 180 կՎտ-ից մինչև 60 կՎտ)՝ գլխավոր անջատիչների անջատումից խուսափելու համար:

7.2 Վերականգնվող էներգիայի և էլեկտրաէներգիայի ինտեգրում

Շատ հեռավոր արդյունաբերական վայրերում օգտագործվում են տեղում տեղադրված արևային (PV) և էներգիայի կուտակման համակարգեր (ESS):

• V2X և V2G համատեղելիԲարձր հուսալիության լիցքավորիչներն ավելի ու ավելի հաճախ են կառուցվում՝ երկկողմանի լիցքավորման հնարավորությամբ։ Պիկ պահանջարկի ժամանակահատվածներում էլեկտրական մեքենաների նավատորմը (գործելով որպես շարժական մարտկոց) կարող է էլեկտրաէներգիա մատակարարել տեղանքի միկրոցանցին՝ հաճախականությունը կայունացնելու համար։
• Բուֆերային լիցքավորում180 կՎտ հզորությամբ լիցքավորիչը կարող է էներգիա ստանալ տեղական 200 կՎտժ մարտկոցային բուֆերից, այլ ոչ թե անմիջապես թույլ ցանցից, ինչը թույլ է տալիս բարձր հզորությամբ լիցքավորում իրականացնել նույնիսկ հեռավոր հանքարդյունաբերական կետերում՝ սահմանափակ կոմունալ ենթակառուցվածքներով։

Գլուխ 8. Հաղորդակցության արձանագրություններ, կիբերանվտանգություն և անվտանգություն

Լիցքավորիչի «ինտելեկտը» թաքնված է դրա ծրագրային ապահովման մեջ։ Արդյունաբերական կիրառությունների համար այդ լիցքավորիչը պետք է լինի նույնքան հուսալի, որքան սարքավորումը։

8.1 OCPP 2.0.1 ստանդարտը

Մինչդեռ OCPP 1.6J-ը տարածված է, 60-180 կՎտ արդյունաբերական լիցքավորիչները անցնում են OCPP 2.0.1-ի: Այս տարբերակն առաջարկում է.

• Բարելավված ախտորոշումԱռանձին սնուցման մոդուլների և սառեցման օդափոխիչների վերաբերյալ մանրամասն առողջական տվյալների տրամադրում։
• Միացրեք և լիցքավորեք (ISO 15118)Կարևոր է ավտոպարկի շահագործման համար, որտեղ վարորդները չեն ցանկանում խառնաշփոթ ստեղծել RFID քարտերի հետ. մեքենան ավտոմատ կերպով նույնականացվում է լիցքավորիչին։

8.2 Էլեկտրական անվտանգության համակարգեր

Անվտանգությունը գերակա է 1000 Վ հաստատուն հոսանքի հետ աշխատելիս։

• Մեկուսացման մոնիթորինգ (IMD)Համակարգը անընդհատ վերահսկում է DC շիթի և շասսիի միջև մեկուսացման դիմադրությունը: Եթե դիմադրությունը իջնում ​​է որոշակի շեմից (ինչը վկայում է արտահոսքի մասին), համակարգը անջատվում է միլիվայրկյանների ընթացքում:
• Աղեղային խափանման հայտնաբերումԱռաջադեմ թվային ազդանշանի պրոցեսորները (DSP) վերլուծում են հոսանքի ալիքի ձևը՝ աղեղային խզման բարձր հաճախականության ստորագրությունը հայտնաբերելու համար, կանխելով հրդեհները նախքան դրանց բռնկումը։
• Հոսանքի լարման պաշտպանություն (SPD)Հաշվի առնելով, որ արդյունաբերական տարածքները հակված են կայծակի և շարժիչի ուժեղ անջատման աղմուկի, 1+2 տիպի SPD-ները ստանդարտ են ինչպես AC մուտքի, այնպես էլ DC ելքի համար։

Գլուխ 9. Ուսումնասիրություն՝ Ռոտերդամի նավահանգստի էլեկտրաֆիկացումը

Ռոտերդամի նավահանգիստը ծառայում է որպես ծովային էլեկտրաֆիկացման համաշխարհային չափանիշ: 120 կՎտ և 180 կՎտ հզորությամբ հաստատուն հոսանքի լիցքավորիչների տեղակայումը այստեղ բախվել է հսկայական մարտահրավերների:

9.1 Խնդիրը. խոնավությունը և ծանր աշխատանքային ցիկլերը

Նավահանգստի AGV նավատորմը գործում է 24/7 ռեժիմով: Լիցքավորիչները գտնվում են ափից 50 մետրից պակաս հեռավորության վրա: Ստանդարտ լիցքավորիչները խափանվել են 6 ամսվա ընթացքում՝ կառավարման վահանակների աղի առաջացրած կոռոզիայի պատճառով:

9.2 Լուծում. Արդյունաբերական պատյանների պատվերով պատրաստում

Նավահանգիստը ներդրել է 180 կՎտ հզորությամբ մոդուլային միավորներ՝ հետևյալով.

• Ներքին ջերմափոխանակիչներՄոդուլների միջով արտաքին օդը քաշելու փոխարեն, համակարգն օգտագործում էր ներքին փակ օղակաձև օդային շղթա, որը ջերմություն էր փոխանակում արտաքինի հետ ծովային ջերմափոխանակիչի միջոցով։
• ավելորդ հաղորդակցությունԵրկու SIM քարտով, LTE և օպտիկամանրաթելային հետադարձ կապը ապահովեց, որ լիցքավորիչները միշտ միացված մնան կենտրոնական դիսպետչերական համակարգին։

9.3 Արդյունք

Ներդրումից ի վեր AGV մեքենաների նավատորմը պահպանել է 99.8% անխափան աշխատանքի ժամանակ, իսկ 180 կՎտ հզորությամբ բլոկների մոդուլային պահեստային համակարգը թույլ է տալիս իրականացնել «զրոյական անխափան աշխատանքի» սպասարկում։

Գլուխ 10. Ուսումնասիրություն. խորը հանքարդյունաբերություն Արևմտյան Ավստրալիայում

Ավստրալիայի հեռավոր անապատներում էլեկտրական հանքարդյունաբերական բեռնատարները (օրինակ՝ 60 տոննա բեռնատար մեքենաները) պահանջում են արագ լիցքավորում 50°C շոգի և ծայրահեղ փոշու պայմաններում։

10.1 Մարտահրավեր. Ջերմային ծայրահեղություններ և հեռակա սպասարկում

Ամենամոտ սպասարկման կենտրոնը գտնվում է 500 կմ հեռավորության վրա։ Լիցքավորիչի խափանումը կարող է դադարեցնել օրական միլիոնավոր դոլարների արժողությամբ արտադրությունը։

10.2 Լուծում. Մեծ չափերի SiC մոդուլներ

Ինժեներները տեղադրեցին 180 կՎտ հզորությամբ կայաններ՝ օգտագործելով սիլիցիումի կարբիդային (SiC) մոդուլներ՝ 250 կՎտ հզորությամբ։ Սարքավորումների «վարկանիշի իջեցման» միջոցով (250 կՎտ հզորությամբ մոդուլը 180 կՎտ հզորությամբ աշխատեցնելով), ջերմային լարվածությունը կտրուկ նվազեց, և արդյունավետությունը մնաց կորի գագաթնակետին։

• Հեռակա ախտորոշումԼիցքավորիչները հագեցած էին արբանյակային հեռաչափմամբ, ինչը թույլ էր տալիս Պերտի ինժեներներին վերահսկել բաղադրիչների ջերմաստիճանը և «կանխատեսել» խափանումները՝ նախքան դրանց տեղի ունենալը։

10.3 Արդյունք

Արժեզրկված SiC ճարտարապետությունն այնքան հաջողակ էր, որ հանքն այժմ ընդլայնում է իր էլեկտրական նավատորմը՝ նույն մոդուլային սկզբունքների վրա հիմնված մեգավատտ լիցքավորման համակարգերի (MCS) տեղակայման ծրագրերով։

Գլուխ 11. Ապագայի հեռանկարներ. անցում MCS-ի և արհեստական ​​բանականության սպասարկմանը

60 կՎտ-180 կՎտ հատվածը ճանապարհի վերջը չէ, այն հաջորդ սերնդի լիցքավորման հիմքն է։

11.1 Մեգավատտ լիցքավորման համակարգ (ՄԼՀ)

Քանի որ նավերի և ծանր բեռնատարների մարտկոցների հզորությունը գերազանցում է 1 ՄՎտ/ժ-ը, արդյունաբերությունը ձգտում է 1.2 ՄՎտ+ լիցքավորման: 180 կՎտ հզորությամբ մոդուլային հատվածում քաղված դասերը, մասնավորապես՝ հեղուկային սառեցման և բարձր լարման SiC-ի վերաբերյալ, ընդլայնվում են՝ բազմամեգավատտ հզորությամբ «էլեկտրամատակարարման կենտրոններ» ստեղծելու համար:

11.2 Արհեստական ​​բանականության վրա հիմնված կանխատեսողական սպասարկում

Հաջորդ սահմանը «Ինքնաբուժվող լիցքավորիչն» է: Մեքենայական ուսուցման միջոցով ժամանակի ընթացքում անջատման հաճախականությունների կամ սառեցման օդափոխիչի պտույտների աննշան փոփոխությունները վերլուծելու համար լիցքավորիչի արհեստական ​​բանականությունը կարող է շաբաթներ առաջ կանխատեսել բաղադրիչի խափանումը: Նավահանգստում կամ հանքում սա թույլ է տալիս օպերատորին հերթափոխի փոփոխության ժամանակ պլանավորել 10 րոպեանոց «տաք փոխարինում», ամբողջությամբ վերացնելով չպլանավորված դադարները:

Եզրակացություն

60 կՎտ-ից մինչև 180 կՎտ հզորությամբ DC արագ լիցքավորման կայանների նախագծումը ներկայացնում է հզորության էլեկտրոնիկայի, նյութագիտության և ծրագրային ապահովման ինտելեկտի բարդ համադրություն: Մոդուլային ավելորդությանը, արդյունաբերական մակարդակի ջերմային կառավարմանը և կայուն շրջակա միջավայրի պաշտպանությանը առաջնահերթություն տալով՝ արտադրողները հիմք են հանդիսանում մասշտաբային, հուսալի և կայուն գլոբալ էլեկտրական ենթակառուցվածքի համար: Անկախ նրանից, թե դա խոշոր նավահանգստի աղով ցողված նավամատույցներում է, թե հեռավոր հանքի փոշով խեղդված փոսերում, այս բարձր հուսալիության համակարգերը ապացուցում են, որ ծանր արդյունաբերության ապագան միայն էլեկտրական չէ, այն դիմացկուն է:

Բանալի բառերԷլեկտրական մեքենաների լիցքավորման ենթակառուցվածք, DC արագ լիցքավորիչ, 60 կՎտ, 120 կՎտ, 180 կՎտ, մոդուլային ճարտարապետություն, SiC MOSFET, արդյունաբերական հուսալիություն, նավահանգստի էլեկտրաֆիկացում, հանքարդյունաբերական Էլեկտրական մեքենաներ, ծովային լիցքավորում, ՍՊԸ Ռեզոնանսային փոխարկիչ, ջերմային կառավարում, OCPP 2.0.1, V2G:

Գլուխ 12. Հզորության փոխակերպման կառավարման օղակների և էլեկտրամագնիսական իզոտոպների մեղմացման խորը ուսումնասիրություն

Արդյունաբերական 180 կՎտ հզորությամբ համակարգերի համար պահանջվող հուսալիությանը հասնելու համար կառավարման տրամաբանությունը և էլեկտրամագնիսական համատեղելիությունը (ԷՄՀ) պետք է նախագծված լինեն ռազմական մակարդակի ստանդարտներին համապատասխան։

12.1 Վիեննայի ուղղիչ կառավարման մաթեմատիկան

Առջևի PFC-ի կայունությունը կարգավորվում է կրկնակի օղակային կառավարման համակարգով՝ արտաքին լարման օղակ և ներքին հոսանքի օղակ։

• Արտաքին լարման օղակըՍովորաբար համամասնական ինտեգրալ (PI) կարգավորիչ է, որը պահպանում է հաստատուն հոսանքի լարումը (սովորաբար մոտ 800V-900V): Այն աշխատում է ավելի ցածր հաճախականությամբ (օրինակ՝ 50Hz-100Hz)՝ ցանցում անցումային երևույթները զտելու համար:
• Ներքին հոսանքի օղակըԲարձր արագության օղակ (աշխատում է 50 կՀց-100 կՀց հաճախականությամբ), որը ապահովում է, որ մուտքային հոսանքը հետևի մուտքային լարման սինուսոիդալ փուլին։ 180 կՎտ հզորությամբ սարքերում մենք իրականացնում ենքՏարածական վեկտորային իմպուլսի լայնության մոդուլյացիա (SVPWM)օպտիմալացնել միացման հաջորդականությունը՝ նվազեցնելով ընդհանուր հարմոնիկ աղավաղումը (THD) և միացման կորուստները։

12.2 Արդյունաբերական միջավայրերի համար էլեկտրամագնիսական ինհալյացիայի/էլեկտրամագնիսական համատեղելիության ֆիլտրի նախագծում

Արդյունաբերական օբյեկտները աղմկոտ են։ 180 կՎտ հզորությամբ լիցքավորիչը պետք է ոչ միայն դիմակայի արտաքին աղմուկին, այլև ապահովի, որ իր սեփական բարձր հաճախականության անջատիչը չխանգարի զգայուն նավահանգստային սարքավորումներին կամ հանքարդյունաբերական կապի համակարգերին։

• Եռաստիճան դիֆերենցիալ ռեժիմի (DM) ֆիլտրերԲարձր հաճախականության աղմուկը ճնշելու համար ընդհանուր ռեժիմի խեղդիչների համար բարձր թափանցելիության նանոբյուրեղային միջուկների օգտագործում։
• X և Y կոնդենսատորներX2 և Y2 կոնդենսատորների հողին ռազմավարական տեղադրումը ապահովում է, որ բարձր արագությամբ SiC MOSFET անջատման արդյունքում առաջացող ընդհանուր ռեժիմի աղմուկը անվտանգ կերպով շրջանցվի շասսիի հողին, համապատասխանելով CISPR 11 Class A (արդյունաբերական) ստանդարտներին։
• Պաշտպանություն և մեկուսացումՀզորության մոդուլի տրանսֆորմատորը օգտագործում էՖարադեյի վահանառաջնային և երկրորդային փաթույթների միջև։ Այս հիմնավորված պղնձե փայլաթիթեղի շերտը զգալիորեն նվազեցնում է բարձր լարման առաջնայինից դեպի մեքենայի կողմի զգայուն երկրորդային լարման անջատման աղմուկի տարողունակային կապը։

12.3 Առաջադեմ մագնիսականություն. Տրանսֆորմատորի և ինդուկտորի նախագծում

60 կՎտ հզորությամբ մոդուլում բարձր հաճախականության տրանսֆորմատորը ջերմային և արդյունավետության կարևորագույն խոչընդոտ է։

• Լից լարերի շինարարություն100 կՀց+ անջատման հաճախականություններում մաշկի էֆեկտի և մոտիկության էֆեկտի դեմ պայքարելու համար մենք օգտագործում ենք բազմաշերտ Լից լար։ Սա ապահովում է, որ հոսանքը հավասարաչափ բաշխվի լարի լայնական հատույթի վրա՝ նվազեցնելով դիմադրության կորուստները։
• Ֆերիտային միջուկի ընտրությունՄենք օգտագործում ենք N97 կամ նմանատիպ ցածր կորուստներով MnZn ֆերիտային նյութեր, որոնք հատուկ նախագծված են բարձր ջերմաստիճաններում (մինչև 100°C) միջուկի նվազագույն կորուստներով էներգետիկ կիրառությունների համար։

Գլուխ 13. Ծրագրային ապահովման ճարտարապետություն և իրական ժամանակի օպերացիոն համակարգեր (RTOS)

180 կՎտ հզորությամբ լիցքավորիչի «ուղեղը» սովորաբար բազմապրոցեսորային համակարգ է: Հաճախակի օգտագործվող կոնֆիգուրացիաներից են բարձր արդյունավետությամբ DSP-ն (թվային ազդանշանի պրոցեսոր)՝ հզորության կառավարման համար, և Linux-ի վրա հիմնված ARM պրոցեսորը՝ կապի և ինտերֆեյսի համար:

13.1 DSP շերտ. Իրական ժամանակի կառավարման մեխանիզմ

DSP-ը (օրինակ՝ TI C2000 շարքը) գործարկում է bare-metal RTOS կամ բարձր օպտիմիզացված ընդհատումներով աշխատող ժամանակացույց։

• Կարևոր առաջադրանքներPWM գեներացիա, լարման/հոսանքի ADC նմուշառում և խափանումներից պաշտպանություն (գերլարում, գերհոսանք, գերջերմաստիճան): Այս առաջադրանքներն ունեն «կոշտ իրական ժամանակի» պահանջ. նույնիսկ 10 միկրովայրկյանի ուշացումը կարող է հանգեցնել սարքավորումների խափանմանը:
• Մեռած ժամանակի փոխհատուցումԾրագիրը պետք է ճշգրիտ կառավարի մեկ MOSFET-ի անջատման և կիսակամրջի մեջ դրա գործընկերոջ միացման միջև ընկած «մեռյալ ժամանակը»՝ «անցնող» հոսանքները կանխելու համար։

13.2 ARM շերտ. Հաղորդակցության և կառավարման փաթեթ

ARM պրոցեսորը (որն աշխատում է Yocto Linux կամ Ubuntu Core օպերացիոն համակարգերով) կառավարում է ժամանակակից էլեկտրական մեքենաների էկոհամակարգի բարդությունը։

• OCPP StackJSON-over-WebSockets հաղորդակցության կառավարում կենտրոնական կառավարման համակարգի (CSMS) հետ։
• ISO 15118 StackՏրանսպորտային միջոցի հետ TLS-կոդավորված կապի կառավարում: Սա ներառում է թվային վկայականների փոխանակում «Միացրու և լիցքավորիր» գործառույթի համար:
• HMI կառավարումԳրաֆիկական ինտերֆեյսի ցուցադրում 7 կամ 10 դյույմանոց արդյունաբերական սենսորային էկրանին։

13.3 Սխալների գրանցում և սև արկղի ֆունկցիոնալություն

Արդյունաբերական հուսալիության համար յուրաքանչյուր լիցքավորիչ ծառայում է որպես «թռիչքի ձայնագրիչ»։

• Անփոփոխ հիշողություն (NVRAM)Համակարգը գրանցում է վերջին 10,000 իրադարձությունները, ներառյալ լարման և հոսանքի ալիքային ձևերի միլիվայրկյանային կադրերը խափանման ժամանակ: Այս տվյալները անգնահատելի են հեռավոր հանքարդյունաբերական վայրերում ցանցային ընդհատվող խնդիրների հեռակա ախտորոշման համար:

Գլուխ 14. Համաշխարհային համապատասխանություն, ստանդարտներ և խիստ փորձարկում

Համաշխարհային մասշտաբով տեղակայվելու համար 60-180 կՎտ հզորությամբ լիցքավորիչը պետք է համապատասխանի միջազգային ստանդարտների բարդ լանդշաֆտին։

14.1 IEC 61851 և IEC 62477

Սրանք էլեկտրական մեքենաների լիցքավորման անվտանգության և էլեկտրական էլեկտրոնային սարքավորումների հիմնարար չափորոշիչներն են։

• Մեկուսացման համակարգումԲարձր և ցածր լարման շղթաների միջև սողացող և բացվածքային հեռավորությունների բավարար լինելը՝ աղեղային աղեղների առաջացումը կանխելու համար, նույնիսկ նավաշինարանի բարձր խոնավության միջավայրերում։
• Ջերմային կայունության թեստերԼիցքավորիչը տեղադրվում է կլիմայական խցիկում 55°C ջերմաստիճանում և աշխատում է 180 կՎտ լրիվ հզորությամբ 72 ժամ։ Իր անվանական ջերմաստիճանը գերազանցող ցանկացած բաղադրիչ նշագրվում է վերաձևավորման համար։

14.2 UL 2202 և Հյուսիսային Ամերիկայի պահանջները

Հյուսիսային Ամերիկայի շուկայի համար UL 2202 հավաստագրումը DC արագ լիցքավորիչների ոսկե ստանդարտն է։

• Անձնակազմի պաշտպանությունՀողանցման խափանման սխեմայի անջատիչների (GFCI) պահանջները, որոնք կարող են հայտնաբերել ինչպես AC, այնպես էլ DC արտահոսքի հոսանքները (B տիպի RCD):
• Հարված և դյուրավառությունՊատյանը պետք է դիմանա 5 ֆունտ քաշով պողպատե գնդիկի անկման փորձարկմանը և պատրաստված լինի UL 94-V0 (ինքնամարվող) չափանիշներին համապատասխանող նյութերից։

14.3 «Ոսկե նմուշ» փոխգործունակության թեստավորում

Հուսալիությունը միայն սարքավորումների չխափանման մեջ չէ, այլ լիցքավորիչի կողմից յուրաքանչյուր մեքենայի հետ լիցքավորման սեանսի հաջող մեկնարկի մեջ է։

• CharIN Interop միջոցառումներԱրտադրողները իրենց 180 կՎտ հզորությամբ միավորները տանում են «Փորձարկումների», որտեղ դրանք փորձարկվում են բոլոր առկա էլեկտրական մոդելների հետ՝ Tesla-ից և VW-ից մինչև BYD-ի և Proterra-ի էլեկտրական ավտոբուսներ: Սա ապահովում է, որ «ձեռքսեղմման» տրամաբանությունը կայուն լինի տարբեր տրանսպորտային միջոցների կողմից ISO 15118 կամ DIN 70121 ստանդարտների մեկնաբանման տարբերությունների նկատմամբ:

Գլուխ 15. Արդյունաբերական նավատորմերի կյանքի ցիկլի ծախսերի վերլուծություն (LCO) և ROI

Երբ նավահանգիստը կամ հանքը գնահատում է 180 կՎտ հզորությամբ լիցքավորիչ, նրանք սկզբնական գնման գնից (CAPEX) այն կողմ են նայում կյանքի ցիկլի ընդհանուր արժեքին (LCO):

15.1 Կապիտալ ծախսեր ընդդեմ գործառնական ծախսերի դժվարին միջավայրերում

«Էժան» լիցքավորիչը կարող է արժենալ 20,000 դոլար, բայց եթե այն պահանջում է տարեկան երկու սպասարկման այցելություն և ցածր արդյունավետության պատճառով սպառում է 2,000 դոլարով ավելի շատ էլեկտրաէներգիա, այն արագորեն դառնում է ավելի թանկ, քան 30,000 դոլար արժողությամբ բարձր հուսալիությամբ սարքը։

• Արդյունավետության ազդեցությունըՕրական 10 ժամ աշխատող 180 կՎտ հզորությամբ լիցքավորիչի արդյունավետության 1% տարբերությունը տարեկան 6,570 կՎտ/ժ էներգիայի վատնում է նշանակում։ 10 տարվա ծառայության ժամկետի ընթացքում սա կազմում է 65,700 կՎտ/ժ, որը արդյունաբերական գներով կազմում է մոտավորապես 9,800 դոլար։
• Սպասարկման խնայողություններՄոդուլային «տաք փոխարինման» դիզայնը միջին սպասարկման ժամանակը 4 ժամից (մոնոլիտ սարքի համար) կրճատում է մինչև 30 րոպե, զգալիորեն նվազեցնելով աշխատուժի ծախսերը։

15.2 Վերավաճառքի արժեք և արդիականացման հնարավորություն

Քանի որ 60 կՎտ-180 կՎտ հզորությամբ շարքը օգտագործում է մոդուլային հզորության բլոկային մոտեցում, ներքին բաղադրիչները կարող են արդիականացվել տեխնոլոգիայի զարգացմանը զուգընթաց: 2024 թվականի մոդելի 120 կՎտ հզորությամբ լիցքավորիչը կարող է արդիականացվել 2028 թվականին՝ ավելի բարձր խտության SiC մոդուլներով՝ դառնալով 240 կՎտ հզորությամբ սարք, որը ևս մեկ տասնամյակով երկարաձգում է պահարանի և ցանցին միացման օգտակար կյանքը:

Գլուխ 16. Բարձր հոսանքի հաստատուն հոսանքի համար առաջադեմ մալուխային և միակցիչային տեխնոլոգիա

180 կՎտ հզորության տիրույթում լիցքավորիչի և մեքենայի միջև ֆիզիկական միջերեսը՝ մալուխը և միակցիչը, դառնում են ինժեներական հիմնական կիզակետը: 180 կՎտ լարման և 400 Վ լարման դեպքում հոսանքը գերազանցում է 450 Ա-ն, ինչը գերազանցում է ստանդարտ օդային սառեցմամբ մալուխների հզորությունը:

16.1 Հեղուկով սառեցվող լիցքավորման մալուխներ

Օպերատորի համար մալուխը կառավարելի և ճկուն պահելու համար, բարձր հուսալիության 180 կՎտ հզորությամբ բլոկները հաճախ օգտագործում են հեղուկով սառեցվող մալուխային տեխնոլոգիա։

• Ներքին սառեցման ալիքներՄալուխը պարունակում է երկու սառեցնող հեղուկի խողովակներ (մատակարարման և վերադարձի), որոնք ջրի և գլիկոլի խառնուրդը շրջանառում են անմիջապես միակցիչի գլխիկի կոնտակտային քորոցներին։
• Քաշի նվազեցումՀեղուկային սառեցումը թույլ է տալիս պղնձի լայնական հատույթը կրճատել մինչև 50%-ով՝ նույն հոսանքի վարկանիշ ունեցող օդային սառեցմամբ մալուխի համեմատ, ինչը զգալիորեն հեշտացնում է դրա կառավարումը շարժիչի համար։
• Ջերմաստիճանի մոնիթորինգՅուրաքանչյուր միակցիչի միացումում ներդրված է բարձր ճշգրտության PT1000 կամ NTC ջերմաչափ։ Եթե շփման կետում ջերմաստիճանը գերազանցում է 90°C-ը (մաշված մեքենայի մուտքի պատճառով), լիցքավորիչը անմիջապես դադարեցնում է հոսանքը՝ կանխելու համար հալումը կամ հրդեհը։

16.2 Մալուխների կառավարման և հետ քաշման համակարգեր

Նավահանգիստներում և հանքերում մալուխները հաճախ ենթարկվում են մեխանիկական վնասի՝ մեքենաների կողմից անցման կամ հղկող ցեխի միջով քարշ տալու։

• Մեխանիկական քաշող սարքերԲարձր հուսալիության կայանները օգտագործում են զսպանակավոր կամ շարժիչով մալուխների կառավարման համակարգեր, որոնք մալուխը գետնից հեռու են պահում, երբ այն չի օգտագործվում։
• Բեկվող միացումներԼիցքավորիչի պահարանը «մեքենայով դուրս գալու» վթարներից (երբ վարորդը մոռանում է անջատել լարը) պաշտպանելու համար տեղադրվում են մագնիսական կամ մեխանիկական անջատվող միացումներ: Դրանք թույլ են տալիս մալուխին անվտանգ կերպով անջատվել՝ առանց ներքին էլեկտրական համակարգը վնասելու:

Գլուխ 17. Կիբերանվտանգությունը արդյունաբերական ենթակառուցվածքներում

Քանի որ էլեկտրական մեքենաների լիցքավորիչները ինտեգրվում են ազգային էլեկտրական ցանցի և նավահանգստային լոգիստիկ համակարգերի մեջ, դրանք դառնում են կիբեռհարձակումների պոտենցիալ թիրախներ: 180 կՎտ հզորությամբ արդյունաբերական կայանի համար անվտանգությունը միայն տվյալների գաղտնիության մասին չէ, այլ «ծրագրային ապահովման միջոցով ֆիզիկական ոչնչացման» կանխման մասին է:

17.1 Սարքավորումների անվտանգության մոդուլներ (HSM) և անվտանգ բեռնում

Ժամանակակից 180 կՎտ հզորությամբ լիցքավորիչներն օգտագործում են ներկառուցված HSM-ներով միկրոկառավարիչներ։

• Անվտանգ բեռնումԱմեն անգամ, երբ լիցքավորիչը միանում է, այն ստուգում է իր ներկառուցված ծրագրի թվային ստորագրությունը: Եթե կոդը կեղծվել է, համակարգը չի բեռնվի, ինչը կանխում է սնուցման մոդուլների չարտոնված կառավարումը:
• Գաղտնագրված պահեստԲոլոր զգայուն տվյալները, ներառյալ OCPP մուտքագրումները և Plug & Charge-ի TLS վկայագրերը, պահվում են կոդավորված բաժիններում, որոնք ֆիզիկապես անհասանելի են հաքերների համար։

17.2 Անվտանգ անլար (OTA) թարմացումներ

Հուսալիությունը պահանջում է սխալները շտկելու և արձանագրությունները հեռակա թարմացնելու հնարավորություն։

• Երկբանկային թարմացումներՀամակարգը պահպանում է ներկառուցված ծրագրի երկու օրինակ (A և B): Թարմացումը գրվում է Բանկ B-ում, մինչդեռ Բանկ A-ն շարունակում է աշխատել: Միայն թարմացման ստուգումից հետո է համակարգը «անցնում» նոր տարբերակին: Եթե նոր տարբերակը ձախողվում է, այն ավտոմատ կերպով վերադառնում է հայտնի լավ Բանկ A-ին՝ ապահովելով, որ լիցքավորիչը երբեք «չխափանվի»:

Գլուխ 18. Էլեկտրական պաշտպանություն, հողանցում և ցանցի տոպոլոգիաներ

Արդյունաբերական օբյեկտները հաճախ ունենում են ոչ ստանդարտ էլեկտրական ցանցեր: 180 կՎտ հզորությամբ լիցքավորիչը պետք է հարմարեցվի տարբեր հողանցման սխեմաներին:

18.1 TN, TT և IT ցանցի համատեղելիություն

• TN և TT ցանցերՏարածված է առևտրային գոտիներում, որտեղ չեզոքը հիմնավորված է։
• IT GridsՀաճախ հանդիպում է հանքերում և նավից ափ էլեկտրամատակարարման համակարգերում: ՏՏ ցանցում չեզոքը հողանցված չէ, ինչը թույլ է տալիս գործել «առաջին խափանման» դեպքում, երբ մեկ հողանցման խափանումը չի անջատում անջատիչը: 180 կՎտ հզորությամբ լիցքավորիչը պետք է ներառի մեկուսացման տրանսֆորմատոր կամ մասնագիտացված մեկուսացման մոնիթորինգ, որը կարող է ճիշտ աշխատել այս «լողացող» ցանցային միջավայրերում:

18.2 Բազմամակարդակ լարման մարում (ԲԱՄ)

Հաշվի առնելով բաց նավահանգիստներում կամ հանքերում իրենց բարձրությունը և ազդեցությունը, լիցքավորիչները «կայծակնային մագնիսներ» են։

• Կասկադային պաշտպանությունՄենք տեղադրում ենք 1-ին տիպի SPD-ներ գլխավոր փոփոխական հոսանքի մուտքի կետում՝ ուղիղ կայծակի հարվածները կառավարելու համար, որին հաջորդում են 2-րդ տիպի SPD-ներ յուրաքանչյուր սնուցման մոդուլի մուտքի մոտ՝ մնացած անջատման անցումային երևույթները զտելու համար։
• DC-կողմի պաշտպանությունՔանի որ երկար լիցքավորման մալուխները կարող են ծառայել որպես անտենաներ էլեկտրամագնիսական իմպուլսների (EMP) համար, ելքային ավտոբուսի վրա տեղադրվում են նվիրված DC SPD-ներ՝ մեքենայի մարտկոցը մոտակա կայծակի հարվածներից պաշտպանելու համար։

Գլուխ 19. Մարդ-մեքենա ինտերֆեյս (HMI) և արդյունաբերական UX դիզայն

Նավահանգստում կամ հանքում օգտատիրոջ փորձը զգալիորեն տարբերվում է առևտրի կենտրոնում առկա փորձից։

19.1 Արդյունաբերական սենսորային էկրաններ

• Ձեռնոցներով աշխատանքԿայուն կամ դիմադրողական սենսորային էկրանները կարգավորված են աշխատելու համար նույնիսկ այն դեպքում, երբ օպերատորը կրում է ծանր արդյունաբերական ձեռնոցներ։
• Գերբարձր պայծառություն1000+ նիտ վարկանիշով և հակաշողացող ծածկույթով էկրանը մնում է ընթեռնելի նույնիսկ Ավստրալիայի անապատային կոշտ կեսօրվա արևի տակ։
• Ֆիզիկական արտակարգ կանգառՄեծ, սնկի նման E-Stop կոճակը միշտ առկա է, որը միացված է կոնտակտորի շղթային, ամբողջությամբ շրջանցելով ծրագիրը՝ անհապաղ անջատման համար։

19.2 Հասանելիություն և ADA համապատասխանություն

Նույնիսկ արդյունաբերական պայմաններում ներառականությունը դառնում է պահանջ։

• Մոնտաժման բարձրություններԷկրանը և միակցիչի պատյանները տեղադրված են անվասայլակով օգտատերերի համար հասանելի բարձրության վրա՝ համապատասխանելով ADA-ի (Հաշմանդամություն ունեցող ամերիկացիների մասին օրենք) կամ նմանատիպ միջազգային չափանիշներին։
• Ձայնային ուղղորդում և տեսողական ցուցիչներՄիակցիչների շուրջը բարձր ինտենսիվության LED օղակները տրամադրում են հստակ կարգավիճակի մասին տեղեկատվություն (կանաչ՝ պատրաստ լինելու համար, կապույտ՝ լիցքավորման համար, կարմիր՝ անսարքության համար), որը տեսանելի է 50 մետր հեռավորությունից՝ աշխույժ նավաշինարանի միջով։

Գլուխ 20. Շրջանաձև տնտեսություն և կայուն արտադրություն

Քանի որ մենք անցնում ենք միլիոնավոր լիցքավորիչների, պետք է հաշվի առնել ենթակառուցվածքների շրջակա միջավայրի վրա ազդեցությունը։

20.1 Էլեկտրաէներգիայի մոդուլների վերամշակելիությունը

Բարձր հուսալիությամբ 180 կՎտ հզորությամբ լիցքավորիչները նախատեսված են 15 տարվա ծառայության ժամկետի համար, սակայն ներսում գտնվող առանձին բաղադրիչներն ունեն տարբեր ծառայության ժամկետներ։

• Մոդուլային վերանորոգումԱմբողջ լիցքավորիչը ջարդոնի տակ դնելու փոխարեն, պահպանվում է ալյումինե շասսին, և վերամշակման և վերանորոգման են ուղարկվում միայն ներքին սնուցման բլոկները։
• Հակամարտությունից զերծ նյութերԱրտադրողները ավելի ու ավելի հաճախ են աուդիտի ենթարկում իրենց մատակարարման շղթաները՝ համոզվելու համար, որ լիցքավորիչներում օգտագործվող պղնձի, արծաթի և հազվագյուտ մետաղների մագնիսները ձեռք են բերվում էթիկական ճանապարհով։

20.2 Էներգաարդյունավետ սպասման ռեժիմներ

180 կՎտ հզորությամբ լիցքավորիչը կարող է իր ժամանակի 50%-ը անցկացնել անգործուն վիճակում։

• Քնի ռեժիմՍպասման ռեժիմում բարձր հզորության մոդուլները լիովին անջատվում են, թողնելով միայն ցածր հզորության ARM կառավարիչը ակտիվ։ Սա նվազեցնում է «վամպիրների արտահոսքը» 500 Վտ-ից մինչև 10 Վտ-ից պակաս, խնայելով զգալի էներգիա լայնածավալ ենթակառուցվածքային տեղակայման ընթացքում։

Հավելված Ա. 180 կՎտ հզորությամբ արդյունաբերական լիցքավորիչների սպասարկման ստուգաթերթիկ

15-ամյա նախագծային կյանքը պահպանելու համար անհրաժեշտ է կառուցվածքային սպասարկման ծրագիր։

• ԱմսականՄալուխների տեսողական ստուգում կտրվածքների կամ քերծվածքների առկայության համար, HMI ֆունկցիոնալության ստուգում։
• ԵռամսյակայինՕդային ֆիլտրերի մաքրում; սառեցման խողովակներում աղբի ստուգում։
• ՏարեկանԲոլոր բարձր հոսանքի էլեկտրական կոնտակտների ամրացում (մոմենտի ստուգում), լարման և հոսանքի սենսորների կարգաբերում, RCD և IMD անվտանգության համակարգերի փորձարկում։
• ԵրկամյաԼրիվ ներկառուցված ծրագրային ապահովման աուդիտ և անվտանգության թարմացման կիրառում; 50,000 ժամ MTBF-ին մոտեցող սառեցման օդափոխիչների փոխարինում։

Հավելված Բ. Տեխնիկական բնութագրերի ամփոփում

Վերջնական ամփոփում և եզրակացություն

60 կՎտ-ից մինչև 180 կՎտ հզորությամբ DC արագ լիցքավորման ենթակառուցվածքների տեղակայումը ծանր բեռնատարողությամբ էլեկտրական շարժունակության գլոբալ անցման կարևորագույն գործոնն է: Վիեննայի ուղղիչի և SiC-ի վրա հիմնված DC-DC փոխարկիչների նման առաջադեմ տոպոլոգիաների ինտեգրման, հեղուկով սառեցվող ելքային փուլերի և մոդուլային տաք փոխարինվող էներգաբլոկների հետ զուգակցված, արդյունաբերությունը հասել է հազվագյուտ եռյակի՝ ավելի բարձր հզորության խտություն, ավելի բարձր արդյունավետություն և ավելի բարձր հուսալիություն երկրի ամենադժվար միջավայրերում:

Ինչու է լիցքավորիչների այս դասը կարևոր

Նավահանգիստների, հանքերի և արդյունաբերական օբյեկտների համար 60-180 կՎտ հզորության դասը փոխզիջում չէ. այն ինժեներական լավագույն տարբերակն է: Այն ապահովում է ծանր սարքավորումների լրիվ գիշերային լիցքավորում և թեթև նավատորմերի արագ կեսօրվա լիցքավորում՝ առանց մեգավատտ դասի համակարգերի ցանցի վերափոխման ծախսերի և ջերմային բարդության: Այն գործում է այնտեղ, որտեղ այլ սարքավորումները չեն կարող. աղով լի ափամերձ օդում, փոշով խեղդված բաց հանքերում և -30°C-ից մինչև +55°C ջերմաստիճանի տատանումների դեպքում: Եվ քանի որ ճարտարապետությունը մոդուլային է, 60 կՎտ հզորությամբ տեղադրումը կարող է աճել մինչև 120 կՎտ կամ 180 կՎտ հզորությամբ տեղադրում՝ ավելացնելով հզորության բլոկներ, որոնք պաշտպանում են սկզբնական կապիտալ ներդրումը:

Հուսալիության պայմանագիր

Հավելված Ա-ում փաստաթղթավորված սպասարկման կարգերը՝ եռամսյակային ֆիլտրի մաքրումը, տարեկան պտտող մոմենտի ստուգումը, սենսորի կարգաբերումը և երկամյա ծրագրային ապահովման աուդիտները, բյուրոկրատական ​​ծախսեր չեն։ Դրանք տարբերություն են ստեղծում 15 տարի ծառայություն մատուցող և երրորդ տարում խափանվող լիցքավորիչների միջև։ Համատեղեք այդ կարգերը Հավելված Բ-ում ներկայացված տեխնիկական բնութագրերի աղյուսակի հետ, և ցանկացած շինհրապարակի ինժեներ կունենա այն ամենը, ինչ անհրաժեշտ է այդ համակարգերը վստահորեն սահմանելու, տեղադրելու և սպասարկելու համար։

Առաջ նայելով

Քանի որ նավահանգիստները էլեկտրաֆիկացնում են իրենց RTG-ները և բեռնատարները, իսկ հանքերը վերափոխում են իրենց բեռնատարների նավատորմերը, ամուր, միջին հզորության DC արագ լիցքավորման պահանջարկը միայն կաճի: Այս ուղեցույցում նկարագրված տեխնոլոգիական հարթակը՝ մոդուլային հզորության էլեկտրոնիկա, բարձրակարգ հեղուկային սառեցում, IP55/IK10 պատյաններ և OCPP-ով հնարավորությամբ հեռակառավարում, հենց այն հարթակն է, որը կընդլայնվի այսօրվա փորձնական նավատորմերից մինչև վաղվա լիովին էլեկտրական արդյունաբերական գործողությունները:

Տեղակայման տնտեսագիտությունը գործնականում

Պատկերացրեք միջին չափի հանքարդյունաբերական ձեռնարկություն, որը էլեկտրաֆիկացնում է քսան բեռնատար մեքենա: 180 կՎտ հզորությամբ հեղուկով սառեցված բլոկը կարող է ավելացնել 60-80% լիցք վարորդի հերթափոխի փոփոխության ժամանակ, մինչդեռ մոդուլային ճարտարապետությունը նշանակում է, որ տարածքը սկսվում է չորս բլոկով և ընդլայնվում է մինչև ութի, երբ նավատորմը փոխվում է: Համեմատեք սա նավահանգստային տերմինալի կոնտեյներային կայանի վերանորոգման հետ. այստեղ նույն 180 կՎտ հզորությամբ հարթակը, որը տեղադրված է սահքի վրա՝ ինտեգրված BESS-ով, կարող է հավասարեցնել բեռը ենթակայանի վրա և լիցքավորել հասանելիության կուտակիչները հերթափոխների միջև՝ առանց նոր ցանցի հզորության մեկ ամպերի: Երկու դեպքում էլ տնտեսական կողմը որոշվում է նույն նախագծային ընտրանքներով. մոդուլային էլեկտրական բլոկներ, որոնք մեծացնում են հզորությունը պահանջարկին համապատասխան, հեղուկային սառեցում, որը պահպանում է 500 Ա ելք +45°C շրջակա օդում, և IP55/IK10 պատյաններ, որոնք դիմանում են լվացմանը և հարվածներին՝ այն տեխնիկական բնութագրերը, որոնք տարբերակում են արդյունաբերական կարգի սարքավորումները արդյունաբերական ներկով առևտրային լիցքավորիչներից:

Հիմնական եզրակացություններ

• 60-180 կՎտ հզորությամբ հաստատուն հոսանքի արագ լիցքավորիչների դասը ապահովում է արագության, ցանցին հարմարվելու և ամրության լավագույն հավասարակշռությունը նավահանգիստների, հանքարդյունաբերության և արդյունաբերական նավատորմերի համար։
• Vienna Rectifier + LLC + SiC տոպոլոգիաները հասնում են 95.5-96.5% արդյունավետության՝ միաժամանակ ապահովելով մեկուսացված, փոշեպաշտպան, հեղուկով սառեցվող կառուցվածքներ։
• Մոդուլային էներգաբլոկները թույլ են տալիս տեղամասերին ընդլայնել հզորությունը 60 կՎտ-ից մինչև 180 կՎտ՝ առանց պատյանները փոխարինելու կամ վերաշարադրելու։
• Կարգապահ սպասարկման ժամանակացույցը (եռամսյակային/տարեկան/կիսամյակային) կոշտ միջավայրերում բազմամյա հուսալիության իրական երաշխիքն է։

Կապվեք MIDA Power-ի հետ։ Մասնագիտանում ենք արդյունաբերական միջավայրերի համար նախատեսված բարձր հուսալիության DC արագ լիցքավորման մեջ՝ սկսած 60 կՎտ հզորությամբ օդային սառեցմամբ սարքերից մինչև 180 կՎտ հզորությամբ հեղուկային սառեցմամբ համակարգեր, բոլորն էլ ունեն IP55/IK10 պատյաններ, լայն ջերմաստիճանային աշխատանք և լիարժեք OCPP հեռակառավարում։ Կապվեք մեր ինժեներական թիմի հետ՝ ամբողջական տեխնիկական բնութագրերի, սպասարկման փաստաթղթերի և ձեր տեղանքի աշխատանքային ցիկլին համապատասխանող գնանշման համար։