Технологии, используемые в ИБП POWERCOM
Задачей корректора ККМ, является сведение к нулю сдвига фаз между током и напряжением, или, иными словами, нейтрализация емкостной и индуктивной составляющих нагрузки преобразователя напряжения. Результатом активной коррекции КМ является следование входного тока ИБП питающему напряжению. Введение ККМ как достаточно сложного устройства пока приводит к заметному удорожанию и усложнению продукта в целом (конечно, по мере совершенствования технологии цена снижается). Тем не менее уже сейчас введение ККМ в ИБП дает ряд очень важных преимуществ, с лихвой окупающих это усложнение:
- Первым и самым важным преимуществом является тот факт, что при использовании ККМ с той же электропроводкой, без нарушения каких-либо норм можно использовать как минимум втрое-вчетверо более мощные ИБП. Кстати, никакого нарушения физических (и юридических) законов здесь нет.
- Второе, не менее важное, но редко упоминаемое преимущество состоит в том, что обеспечить высокую энергоемкость устройства с ККМ намного легче, чем без него. Энергоемкость — это мера способности блока питания отдавать в течение некоторого времени мощность в нагрузку, не «просаживая» сеть и не сильно снижая выходное напряжение.
- Третье преимущество — источник питания с ККМ по принципу действия стабилизирует выходное напряжение. Поэтому выходная мощность ИБП перестает жестко зависеть от напряжения сети — даже при «просевшей» сети в нагрузку отдается полная мощность.
Компания POWERCOM во всех своих он-лайновых ИБП использует активную коррекцию коэффициента мощности на основе специализированных микросхем ШИМ управления и IGBT транзисторов. Такое решение является эффективным и недорогим. При этом удается получить КМ порядка 99,9%.
Улучшенное управление батареями ABM (Advanced Battery Managment)
Известно, что в аккумуляторной батарее постоянно протекают процессы саморазряда. Для их компенсации обычно в ИБП осуществляют непрерывный подзаряд батареи малым током. Постоянно проходящий через батарею слабый ток вызывает изменения химического состава активных веществ, коррозию решетки и осыпание активной массы положительных пластин. Это приводит к необратимому падению емкости батарей, их срок службы сокращается, и реальное время батарейной поддержки уменьшается.
В различных моделях ИБП компания POWERCOM реализует алгоритм управления зарядом батарей разной степени сложности. Для примера можно рассмотреть подробнее самый совершенный алгоритм работы зарядного устройства, реализованный в ИБП серии «Vanguard».
Новый цикл зарядки батарей стартует в следующих случаях:
- после каждого включения ИБП кнопкой ON на лицевой панели;
- если ИБП переходил в режим резервного питания нагрузки от батарей на время больше 20 секунд;
- если OCV (open cell voltage) или, другими словами, напряжение на батареях без нагрузки понизится до уровня 2.10VPC (Volt per Cell) — напряжения на элементе в течение времени покоя;
- после 30 дней работы ИБП в режиме покоя.
Зарядные циклы.
Заряд батарей проходит в три фазы.
Уровень полного разряда батарей определяется исходя из величины нагрузки. Другими словами, важно, чтобы батареи разряжались током, близким к номинальному, а разряд малыми токами не вызывает резкого падения напряжения на элементах, при этом емкость аккумулятора падает, но отследить порог истощения гораздо сложнее. Поэтому в модели Vanguard данные измерения мощности, поступающей в нагрузку, обрабатываются микроконтроллером, который в свою очередь устанавливает разный порог конечного напряжения на батареях. При нагрузке до 40% аварийным считается напряжение 1.80VPC, при большей нагрузке — 1.67VPC.
Температурная компенсация во время заряда
Как известно, химические процессы в аккумуляторах очень сильно зависят от температуры окружающей среды. Все режимы работы ИБП рассчитываются при температуре 25 °С, как самой оптимальной для батарей. Для того чтобы точно определить конечное напряжение при заряде аккумуляторов, на плате управления ИБП Vanguard находится датчик температуры, измеряющий температуру внутри корпуса, затем микроконтроллер вычисляет нужную величину исходя из поправочного коэффициента — 3mV °С
10 °C 25 °C 50 °C Референсное напряжение зарядного устройства Vref+0.1 2.48VPC 2.435VPC 2.36VPC Напряжение в конце цикла заряда Vref+0.05 2.43VPC 2.385VPC 2.31VPC Референсное напряжение в режиме заряда постоянным напряжением Vref 2.38VPC 2.335VPC 2.26VPC Минимальный уровень в режиме покоя constant 2.13VPC 2.13VPC 2.13VPC Таблица значений конечных напряжений при разных температурах:
Алгоритм работы по технологии ABM благоприятно сказывается на состоянии батарей и увеличивает их срок службы, тем самым уменьшая общую стоимость ИБП.
Режим высокой эффективности
Во время каждого преобразования энергии (выпрямление — инвертирование) определенная часть энергии рассеивается. Обычно ИБП класса онлайн имеют КПД на уровне 86%. В дополнение к обычному режиму постоянной работы на линии в серии ИБП «Vanguard» используется новая функция оптимизации эффективности, которая обеспечивает реальную экономию. Эта функция минимизирует потери и снижает потребляемую мощность. КПД в таком режиме достигает 95%.
В зависимости от качества электроснабжения ИБП автоматически переключается между режимом постоянной работы на линии и обходным режимом. Если качество сетевого напряжения неудовлетворительное, ИБП находится в режиме постоянной работы на линии с двойным преобразованием. Если сетевое напряжение хорошего качества и не содержит помех, ИБП автоматически переключается в обходной режим, уменьшая, таким образом, потери на преобразование. В то же время ИБП регистрирует любые дефекты сетевого напряжения и мгновенно возвращается в режим постоянной работы на линии. При работе в режиме высокой эффективности переключение ИБП происходит в случае, если:
- входное напряжение отклоняется от номинала более чем на ±10% (можно выбрать ±15%),
- частота входного напряжения отклоняется от номинала более чем на ±3Гц,
- питание от сети прерывается.
Режим высокой эффективности является стандартным для ИБП и может включаться с панели управления. При необходимости режим энергосбережения может быть запрещен, и ИБП будет постоянно находиться в режиме работы на линии (двойное преобразование). По умолчанию режим энергосбережения выключен.
Возможность сегментации нагрузок
Например, у модели «Vanguard» имеется возможность раздельного управления сегментами розеток. Это сделано для того, чтобы эффективней использовать ресурс батарей и максимально увеличить время батарейной поддержки для самых важных потребителей. Управление сегментами осуществляется с лицевой панели ИБП.
Высокочастотный IGBT инвертор
Во всех моделях ИБП класса онлайн производства POWERCOM используется инвертор по схеме с широтно-импульсной модуляцией на мощных IGBT транзисторах. Управление силовыми транзисторами происходит на частоте порядка 20 кГц и осуществляется непосредственно центральным микропроцессором, описывающим в цифровом виде форму выходной синусоиды. Далее этот цифровой код преобразовывается специализированным цифро-аналоговым преобразователем, и сформированный сигнал поступает на управляющие схемы силовых ключей через гальваническую развязку на оптронах. Это схемное решение является эффективным, так как позволяет при небольших затратах выдавать в нагрузку большую мощность и при этом уменьшить габариты индуктивных элементов инвертора.
Циклический и буферный режимы работы АКБ
Буферный режим (плавающий, поддерживающий, standby, float use) — такой режим работы аккумуляторных батарей является самым «мягким», батарея находится на постоянной подзарядке и очень редко получает глубокий разряд.
В таком режиме аккумулятор прослужит вам максимально долго и при этом в любой момент времени будет заряжен и в полной боеготовности.
Самое распространенное применение такого режима используется в Источниках Бесперебойного Питания: если питание по сети исправно — аккумулятор постоянно поддерживает заряд, а при перебоях в сети и в моменты полного пропадания сети — аккумулятор начинает отдавать накопленную энергию.
-
Сфера применения при буферном режиме:
- источники бесперебойного питания (ИБП)
- системы аварийного освещения
- лифты
- пожарные и охранные системы
- контрольно-кассовые аппараты
Циклический режим (cycle use) работы АКБ уже более «жёсткий». В этом режиме её полностью разряжают, потом ставят на зарядку и после заряда снова отправляют в бой.
С каждым таким циклом «заряд-разряд» свойства батареи постепенно деградируют и общий срок службы в таком режиме эксплуатации будет сильно зависеть от глубины разряда аккумулятора. Большинство свинцово-кислотных аккумуляторов AGM-типа имеют циклический ресурс порядка 200 циклов 100% разряда, но если глубина разряда составляет только 30%, то ресурс увеличивается до 1000-1200 циклов.
Есть специальные серии AGM-аккумуляторов, структура которых оптимизирована для циклических нагрузок, и ресурс которых увеличен до 350-400 циклов 100% разряда и 1600-1800 циклов 30% разряда, например CSB EVH/EVX или KIPER EVH
-
Сфера применения при циклическом режиме:
- электромобили
- лодочные моторы
- солнечная и ветряная энергетика (накопители энергии)
- поломоечные машины
- погрузочная техника и т.д.
Аккумулятор Powercom PM-12-17
Батареи необслуживаемые, герметичные, свинцово-кислотные, устойчивые к коррозии, обладают высокой разрядной ёмкостью, длительным сроком службы, безопасные и надёжные, с очень низким уровнем саморазряда, простые в установке и обслуживании.
Сферы применения:
ИБП, системы аварийного освещения, измерительное оборудование, системы пожарной и охранной сигнализации, системы телекоммуникации и связи, автоматика, электростанции и подстанции.
- Свинцово-кислотная аккумуляторная батарея типа AGM
- Расчетный срок службы 5 лет (25°C)
- Герметичная конструкция
- Необслуживаемая: не требует ухода и способна работать в любом положении
- Конструкция межэлектродных сепараторов на основе стекловолокна (AGM-сепаратор) обеспечивает увеличенный срок службы и предотвращает короткое замыкание
- Не выделяет газ в процессе работы
- Система клапанов для защиты батареи от повышенного давления
- Высокоэффективные свинцово-кальциевые электродные сетки (PbCaSn) для увеличения емкости
- Сырье высокой чистоты: обеспечивает пониженный ток саморазряда
T3
Разряд постоянным током (А) при 25°С
Фиксированное напряжение нагрузки/время | 5мин | 10мин | 15мин | 20мин | 30мин | 45мин | 1ч | 1.5ч | 2ч | 3ч | 4ч | 5ч | 6ч | 8ч | 10ч | 20ч |
1.85 В/ячейка | 54.7 | 37.5 | 29.2 | 24.0 | 17.9 | 13.1 | 10.7 | 7.84 | 6.16 | 4.45 | 3.54 | 3.02 | 2.58 | 2.03 | 1.66 | 0.880 |
1.80 В/ячейка | 58.9 | 39.8 | 30.6 | 25.0 | 18.4 | 13.4 | 11.0 | 8.00 | 6.28 | 4.52 | 3.59 | 3.06 | 2.62 | 2.06 | 1.69 | 0.890 |
1.75 В/ячейка | 62.0 | 41.4 | 31.7 | 25.7 | 18.9 | 13.7 | 11.2 | 8.15 | 6.39 | 4.59 | 3.64 | 3.10 | 2.65 | 2.09 | 1.70 | 0.900 |
1.70 В/ячейка | 64.9 | 43.0 | 32.7 | 26.4 | 19.4 | 14.0 | 11.4 | 8.29 | 6.48 | 4.66 | 3.69 | 3.14 | 2.68 | 2.11 | 1.72 | 0.907 |
1.67 В/ячейка | 67.2 | 44.2 | 33.5 | 27.0 | 19.7 | 14.2 | 11.6 | 8.40 | 6.56 | 4.70 | 3.73 | 3.17 | 2.71 | 2.12 | 1.73 | 0.914 |
1.60 В/ячейка | 71.3 | 46.1 | 34.7 | 27.8 | 20.3 | 14.6 | 11.8 | 8.58 | 6.69 | 4.79 | 3.79 | 3.22 | 2.75 | 2.15 | 1.75 | 0.924 |
Постоянный разряд (Вт/ячейка) при температуре 25°C
Фиксированное напряжение нагрузки/время | 5мин | 10мин | 15мин | 20мин | 30мин | 45мин | 1ч | 1.5ч | 2ч | 3ч | 4ч | 5ч | 6ч | 8ч | 10ч | 20ч |
1.85 В/ячейка | 103.5 | 71.4 | 55.9 | 46.3 | 34.6 | 25.4 | 20.8 | 15.3 | 12.1 | 8.74 | 6.98 | 5.95 | 5.11 | 4.03 | 3.31 | 1.76 |
1.80 В/ячейка | 110.3 | 75.2 | 58.3 | 47.9 | 35.5 | 25.9 | 21.3 | 15.6 | 12.3 | 8.87 | 7.07 | 6.03 | 5.18 | 4.09 | 3.35 | 1.78 |
1.75 В/ячейка | 114.9 | 77.6 | 59.9 | 48.9 | 36.2 | 26.4 | 21.6 | 15.8 | 12.4 | 8.98 | 7.16 | 6.10 | 5.23 | 4.13 | 3.38 | 1.80 |
1.70 В/ячейка | 119.2 | 80.2 | 61.5 | 50.1 | 37.0 | 26.9 | 21.9 | 16.1 | 12.6 | 9.10 | 7.24 | 6.17 | 5.29 | 4.17 | 3.41 | 1.81 |
1.67 В/ячейка | 122.3 | 82.0 | 62.8 | 51.0 | 37.5 | 27.3 | 22.2 | 16.2 | 12.7 | 9.18 | 7.30 | 6.22 | 5.33 | 4.20 | 3.43 | 1.83 |
1.60 В/ячейка | 127.2 | 84.4 | 64.5 | 52.3 | 38.4 | 27.8 | 22.6 | 16.5 | 12.9 | 9.32 | 7.41 | 6.30 | 5.40 | 4.25 | 3.47 | 1.85 |
Характеристики разряда
Наименование | PM-12-17 |
Номинальное напряжение | 12 В |
Номинальная ёмкость (20-часовой разряд до 1,75 В/эл) | 18 Ач |
Размеры (ДxШxВ) | 181,5х76,5х167,5 мм |
Вес | Около 5,35 кг |
Внутреннее сопротивление | Около 16 мОм |
Рабочая температура | Заряд: 20-40°С, Разряд: -20-55°С, Хранение -15-50°С |
Температурное влияние на ёмкость | 40°С 105%, 25°С 100%, 0°С 86% |
Напряжение буферного режима заряда | 13,5-13,8 В, Рекомендуемое 13,6 В |
Напряжение циклического режима заряда | 14,4-15 В, Рекомендуемое 14,7 В |
Температурная компенсация (буферный режим) | -18 мВ/°С |
Температурная компенсация (циклический режим) | -30 мВ/°С |
Максимальный зарядный ток | |
Максимальный разрядный ток (5 сек) | 270 А |
Саморазряд за месяц | 2% (20°С) |
Клеммы | T3 |
Цвет | Черный |
Материал корпуса | ABS |
Срок службы | 5 лет |
Гарантия | 12 месяцев со дня продажи |
* Характеристики АКБ при номинальной температуре 25°C.
** Примечание:
— Время работы в режиме батарейной поддержки может отличаться в зависимости от мощности и вида нагрузки, состояния сети электропитания, срока службы батарей, температуры окружающей среды и т.д.
— Установка и подключение трехфазного оборудования должно осуществляться только сертифицированными специалистами. Пожалуйста, обращайтесь в представительство POWERCOM в Москве или в Центральный сервисный центр.
— В связи с постоянной работой по улучшению свойств продукции технические характеристики могут быть изменены без предварительного уведомления с отражением в сопроводительной документации.
— Данная информация не является офертой и не может рассматриваться как гарантия производителя.
— Номинальное напряжение ИБП устанавливается в соответствии с региональными стандартами.
Что такое буферный режим использования ибп powercom
Не достаточно, ибо сдвиг диапазона получается и для верхнего и для нижнего пороговых напряжений. На микросхеме обвесом должен задаваться каждый порог в отдельности. Да и имеющийся диапазон именно для Pb на 12В, и отвечает только видимо за возможность старта. Нужно именно либо 9.0-12.0, либо 12.0-16.0 — ведь это же липольки, а ни какой-нибудь кислотник, у которого пороговые напряжения могут быть плюс-минус километр.
Добавлено after 11 minutes 18 seconds:
Свинец буферный режим переживает гораздо лучше, чем литий.
Я когда-то делал ИБП к электронному замку, так я там применил к бучным липолькам 18650 балансир для лифиполек. Уже 4-года трудятся бучные в 3s1p с постоянным подзарядом до 3.65В на банку, то есть аккумы постоянно заряжены не более, чем на 50%. Правда там и токи-то разряда не большие. Ток заряда максимум 200мА. Конечное напряжение выбрал такое, чтобы через балансирные резистор каждой ячейки протекал ток 1-2мА.
Отчего ж так часто?
Так мне и раз в 3-и года менять не хочется.
_________________
«Иногда надо понижать уровень изложения, учитывая аудиторию.» (С) Аббат Фариа.
Заголовок сообщения: Re: Переделка кислотного ИБП на литий
Добавлено: Чт дек 23, 2021 13:31:21
tak, для лития конечно нужен bms, там свои дискриминаторы, обычно LV 2.4..3.0, HV 4.2..4.3
это какбы подразумевается по умолчанию.
собственно пороги на ячейку в пределах отсечек bms вполне допустимы, а с учетом знания что ~95% емкости находится гдето на 3.6..4.2V — соответственно этот диапазон и нужно стараться использовать
с литием по настоящему опасно только длительное превышение напряжения зарядки >~4.4..4.6 для баночек cr/nmc и превышение мощности на внутреннем сопротивлении (напр кз.). и то и другое вызывает разогрев а затем и подрыв .
и кстати свинец ничуть не менее капризен к порогам, за ними он быстро выкипает или сульфатируется соответственно, правда подрывается редко если у вас быстро наедается свинец (быстрее чем за 3-4 года при редких срабатываниях то скорее всего чтото нетак с ups, мож контакты с аккумулятором плохие, или акб перегревается. или дефектная акб, самая частая история — ups валялся выключенным пару лет с неотсоединенной баткой и она уже хорошенько сульфатировалась.
ну и пороги по напряжению надо конечно проверить на полном цикле.
если предположить что у контроллера 1 общий adc по которому он следит за батареей то его и надо обмануть, я выше писал, там вполне укладывается оба порога в обоих вариантах. если схема с отдельными компараторами что оч маловероятно, тогда нужно обманывать каждый или подключить все через усилитель с нужным коэффициентом. кмк.
почему липоли?, вроде речь же была про лэптопные банки 18650? они обычно li-cr/li-nmc.
li-po пакетики я бы не стал рисковать оставлять включенными без присмотра долгое время, даже с bms .
Заголовок сообщения: Re: Переделка кислотного ИБП на литий
Добавлено: Чт дек 23, 2021 15:25:45
Открыл глаза |
AlexS4, все современные литий-ионный аккумуляторы с полимерным сепаратором, а не бумажным и поэтом li-ion = li-po и с типом упаковки это никак не связано. Одни в жёсткие металлические банки упакованы, другие в целлофан. Другое дело внутренняя химия: литий-железо-фосфорные, литий-никель-марганцевые, литий-никель-кобальтовые и т.д. и т.п. Главное в них различие в пороговых напряжениях.
Я уже объявил, что требуется LV=3.0 и LH=4.0 банку, так как собираюсь пользовать 18650 литий-кобальт-оксидные, которые используются в бучных аккумах.
Ещё раз говорю, что работает ИБП на 3s1p из LiCoO2 с балансиром для LiFePO4 уже 4-е года. Аккумы под постоянным зарядным напряжением на отметке 3.65В.
И ещё раз, 1 общий adc сдвигает как LV, так и HV. Контроллер работает с LV=10.5 и HV=14.4, то есть при этих порогах контроллер отрубает Pb от схемы, ИБП либо совсем выключается, либо «орёт» и запрещает какой-либо вообще зарядный ток. Мне нужно заставить контроллер отрабатывать LV=9.0 и HV=12.0 или LV=12.0 и HV=16.0. За конечное напряжение и за максимальный ток заряда отвечает LM317, а вот если LM317 не сможет ограничить, то тут уже отрабатывает контроллер.
И так, видимо за 1 общий adc отвечает PTB4/ADC4 с обвесом, точнее по этому входу контроллер понимает, что напряжение на шине BAT нормальное. Но как именно, где и какие выставляются LV, LH. Я пока предполагаю, что за это отвечают выводы PTA2, PTA3.
_________________
«Иногда надо понижать уровень изложения, учитывая аудиторию.» (С) Аббат Фариа.
Страница 5 из 6 | [ Сообщений: 119 ] | На страницу Пред. 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 След. |