La substitució dels díodes d'equips d'energia requereix una reconfiguració del BMS?

1, Posicionament funcional i impacte de falla dels díodes en sistemes energètics
(1) Funció bàsica: des de la protecció bàsica fins al control del nivell del sistema
Protecció contra la polaritat inversa: en un sistema de corrent continu, els díodes impedeixen que la polaritat de la font d'alimentació s'inverteixi per les seves característiques de conducció unidireccional, evitant així l'esgotament de l'equip a causa del corrent invers. Per exemple, un projecte d'UPS en un centre de dades va patir danys directes al mòdul rectificador durant un mal funcionament a causa d'un curtcircuit al díode anti-revers, la qual cosa va provocar una pèrdua de més de 500.000 iuans.
Control de transmissió d'energia: en inversors fotovoltaics i controladors de motor, els díodes formen ponts rectificadors o circuits de roda lliure per garantir el flux d'energia unidireccional. Una prova d'un projecte de convertidor d'energia eòlica va mostrar que després d'un curtcircuit de díode, la temperatura de la unió dels dispositius d'alimentació adjacents va augmentar de 85 graus a 200 graus en 2 segons, provocant una fuga tèrmica de la cadena.
Pinça de tensió i protecció contra sobretensió: els díodes TVS limiten la sobretensió transitòria mitjançant les característiques de trencament d'allau per protegir el circuit aigües avall. A causa d'un curtcircuit d'un díode TVS en un determinat projecte de matriu fotovoltaica, la tensió de sortida dels components es va disparar fins a 1000 V (valorat de 600 V), provocant fallades de l'inversor a gran-escala.
(2) Modes de fallada i conseqüències a nivell del sistema
Falla de curtcircuit: provoca un canvi en la trajectòria del corrent, provocant un sobreescalfament local o una fallada dels mecanismes de protecció. Per exemple, en un projecte d'inversor de vehicle elèctric determinat, a causa d'un curtcircuit al díode de roda lliure, la força electromotriu posterior del motor es va aplicar directament al dispositiu d'alimentació, fent que el mòdul IGBT explotés en 100 μ s.
Falla de circuit obert: provoca la interrupció de la transmissió d'energia o la pèrdua de la funció de protecció. Un determinat projecte de circuit d'equilibri de la bateria d'emmagatzematge d'energia va provocar una sobrecàrrega i esgotament d'altres díodes a causa d'un circuit obert d'un díode, donant lloc a una sobrecàrrega de la bateria.
Deriva dels paràmetres: després d'un funcionament-a llarg termini, els canvis en paràmetres, com ara la caiguda de tensió directa i el temps de recuperació inversa dels díodes, poden afectar la precisió del mostreig de tensió del BMS. Per exemple, un projecte d'inversor fotovoltaic va experimentar un error de mostreig de tensió del 5% a causa de l'envelliment del díode, provocant un apagat de protecció falsa.
2, la relació d'acoblament entre la configuració del BMS i els paràmetres del díode
(1) Coincidència de paràmetres de nivell de maquinari
Interval de control de tensió: el circuit de mostreig de tensió de BMS ha de cobrir la caiguda de tensió de conducció del díode (com el díode Schottky d'uns 0,3 V, el díode SiC d'uns 0,7 V). Si es substitueix per un díode amb una caiguda de tensió més gran (com ara un díode de silici normal d'uns 1,2 V), pot ser que el BMS jutgi malament que la tensió de la bateria és massa baixa.
Precisió del control del corrent: la caiguda de tensió directa del díode està relacionada linealment amb el corrent (Vf=Ir+V0). Si es substitueix per díodes amb diferents resistències internes, el valor actual calculat per BMS mitjançant el mètode de caiguda de tensió pot desviar-se en més d'un 10%, afectant la configuració del llindar de protecció contra sobreintensitat.
Coeficient de compensació de temperatura: la caiguda de tensió directa del díode varia amb la temperatura (valor típic -2 mV/ grau ). Si el BMS no està calibrat per al coeficient de temperatura del nou díode, pot resultar en valors falsos de mostreig d'alta tensió en entorns de baixa temperatura, provocant la protecció de sobrecàrrega.
(2) Adaptació d'algoritmes a nivell de programari
Model d'estimació SOC: el mètode d'integració d'amperes hora s'ha de combinar amb la caiguda de tensió del díode per corregir el valor actual. Si els paràmetres del model no s'actualitzen després de substituir el díode, l'error d'estimació SOC es pot expandir de ± 3% a ± 8%.
Estratègia de control equilibrat: l'eficiència de transferència d'energia dels circuits d'equilibri actiu (com els capacitius i inductius) està relacionada amb la pèrdua de conducció dels díodes. Si es substitueix per un díode amb alta caiguda de tensió de conducció, el temps d'equilibri es pot allargar més d'un 30%.
Llindar de diagnòstic d'errors: el llindar de protecció de sobretensió/subtensió del BMS s'ha de restablir segons la tensió de subjecció del díode. Per exemple, la tensió de fixació del díode TVS original era de 36 V. Després de substituir-lo per un model de 30 V, cal reduir el llindar de protecció de 38 V a 32 V.
3, Pràctica de la indústria i requisits d'especificacions tècniques
(1) Requisits clars a les especificacions estàndard
IEC 62660-2: després de substituir els components clau dels sistemes de bateries de liti, cal tornar a verificar la precisió de la vigilància de la tensió (error inferior o igual a ± 1%), la precisió de la vigilància actual (error inferior o igual a ± 2%) i el temps de resposta de protecció (menor o igual a 10 ms) de BMS.
UL 2580: requereix que el BMS se sotmeti a proves de seguretat funcional després de la substitució dels components, inclosa la verificació de la fiabilitat de la protecció de sobrecàrrega/sobredescàrrega, la protecció contra curtcircuits i l'avís de fugida tèrmica.
GB/T 34013: s'especifica que el circuit de mostreig de BMS s'ha de tornar a calibrar després del manteniment del sistema de bateries per garantir que la desviació entre les dades de tensió i temperatura i els valors reals sigui inferior o igual a ± 0,5%.
(2) Resum de les lliçons apreses de casos típics
Un determinat projecte de central fotovoltaica: a causa de la fallada d'ajustar el llindar de protecció contra sobretensió del BMS després de substituir el díode TVS, els components van superar el límit de tensió durant els llamps i no van activar la protecció, provocant un incendi i pèrdues superiors als 2 milions de iuans.
Un projecte de vehicle elèctric determinat: durant el manteniment, es va substituir un díode de roda lliure amb una caiguda de tensió de conducció més elevada, però el model de càlcul actual del BMS no es va actualitzar, la qual cosa va provocar un augment fals del 15% a la visualització del rang, que va provocar queixes dels usuaris.
Un projecte de sistema d'emmagatzematge d'energia determinat: després de substituir el díode anti-reversió, la funció de detecció de polaritat del BMS no es va tornar a provar, cosa que va fer que l'equip no tallés el circuit durant la connexió inversa i es cremés el mòdul rectificador.
4, Marc de decisió: hem de reconfigurar BMS?
(1) Escenaris que requereixen reconfiguració
Parameter changes exceeding threshold: The forward voltage drop, reverse recovery time, leakage current and other parameters of the diode change beyond the BMS design tolerance (such as voltage drop changes>0.5V).
Canvi de posicionament funcional: el díode original només es va utilitzar per a la connexió anti-reversa i, després de la substitució, ha d'assumir la funció de corrent continu o rectificació.
Ajust de topologia: la substitució de díodes comporta canvis en la topologia del circuit (com el canvi de la rectificació del pont a la rectificació síncrona).
Requisits de compliment estàndard: el projecte ha de passar certificacions específiques (com ara UL, CE) i l'organisme de certificació requereix la revalidació de la funcionalitat del BMS.
(2) Escenaris que estan exempts de reconfiguració
Substitució del mateix model: substituïu amb díodes del mateix lot i paràmetres, i el BMS té un disseny redundant reservat.
Dins de la tolerància dels paràmetres: la variació dels paràmetres del díode es troba dins del rang de tolerància del disseny del BMS (com ara la variació de la caiguda de tensió<0.2V).
Substitució només de reparació: el mal funcionament del díode es deu a una soldadura deficient o cables trencats i no implica canvis en els paràmetres dels components.
5, Suggeriment d'operació: com completar de manera eficient la reconfiguració del BMS?
(1) Passos de calibració del maquinari
Calibració de mostreig de tensió: utilitzeu un multímetre d'alta -precisió (precisió superior o igual al 0,05%) per mesurar la caiguda de tensió de conducció del díode i actualitzar el valor de compensació del circuit de mostreig BMS.
Calibració de mostreig de corrent: injecteu un corrent conegut a través d'una font de corrent estàndard (precisió superior o igual al 0,1%) i ajusteu el coeficient de conversió de corrent de caiguda de tensió del BMS.
Calibració de mostreig de temperatura: col·loqueu el díode en una cambra de temperatura constant (interval de temperatura -40 graus ~ +85 graus) per verificar la desviació entre el valor de mostreig de temperatura BMS i el valor real.
(2) Actualització de paràmetres de programari
Correcció del model SOC: ajusteu el valor SOC inicial i el coeficient d'eficiència de Coulomb del mètode d'integració d'amperes hora en funció de les característiques de caiguda de tensió del nou díode.
Optimització de l'estratègia d'equilibri: si es substitueix per un díode d'equilibri actiu, cal restablir el llindar de transferència d'energia i el temps d'equilibri.
Ajust del llindar de protecció: actualitzeu els llindars de protecció de sobretensió/subtensió i sobreintensitat en funció de paràmetres com ara la tensió de subjecció i la pèrdua de conducció del díode.
(3) Verificació de proves funcionals
Proves estàtiques: verifiqueu si la precisió del mostreig de la tensió, el corrent i la temperatura del BMS compleix els requisits estàndard.
Proves dinàmiques: simula escenaris d'error com ara sobrecàrrega, sobredescàrrega i curtcircuits per provar el temps de resposta de protecció i la fiabilitat operativa del BMS.
Proves ambientals: verifiqueu l'estabilitat del BMS en entorns d'alta temperatura (85 graus), baixa temperatura (-40 graus) i alta humitat (90% HR).