深圳交流充电桩行业研究报告

1引言目前，世界上对高压电动机变频调速技术的研究非常活跃，高压变频器的种类层出不穷，作为用户都希望能选择实用而具有良价比的高压变频器，如何选择便是值得研究的问题。知己知彼，百战百胜，首先按照自己的工况拟定对高压变频器的技术要求，针对性的选择高压变频器的方案、产品和售后，否则会出现应用不理想，投资损失大。不同高压变频器的电路拓扑方案具有不同的技术水平。技术水平决定变频器和传动系统的稳定性、可靠性、使用寿命、维护费用、性价比等重要指标。就如同笔记本电脑功能都基本相同，但不同的技术水平，质量价位从3000元到数万元之差。为此，了解不同种类的高压变频器内含技术水平，选择变频器的品质与工况相结合，达到投入少、节能回报率高的理想效果。2高压变频器的概念按国际惯例和标准对电压等级的划分，对供电电压≥10kV时称高压，1kV～10kV时称中压。我们习惯上也把额定电压为6kV或3kV的电机称为高压电机。由于相应额定电压1～10kV的变频器有着共同的特征，因此，我们把驱动1～10kV交流电动机的变频器称之为高压变频器。高压变频器又分为两种性质类型，电流型和电压型，其特点区别:变频器其主要功能特点为逆变电路。根据直流端滤波器型式，逆变电路可分为电压型和电流型两类。前者在直流供电输入端并联有大电容，方面可以抑制直流电压的脉动，减少直流电源的内阻，使直流电源近似为恒压源;另方面也为来自逆变器侧的无功电流导通路径。因此，称之为电压型逆变电路。在逆变器直流供电侧串联大电感，使直流电源近似为恒流源，这种电路称之为电流型逆变电路。电路中串联的电感方面可以抑制直流电流的脉动，但输出特性软。电流型变频器是在电压型变频器之前发展来的早期拓扑。3电压型逆变器与电流型逆变器的特点区别直流回路的滤波环节电压型逆变器的直流滤波环节主要采用大电容，因此电源阻抗小，相当于电压源。电流型逆变器的直流滤波环节主要采用大电感，相当于恒流源。输出波形电压型逆变器输出的电压波形是SPWM高频矩形载波，输出的电流波形在感性负载时近似于正弦波，含有部份的高次谐波分量，输入采用简易滤波，便可满足谐波含量标准。电流型变换器输出的电流波形是个交变矩形波，其输出的电压波形接近正弦波，含有丰富的高次谐波分量，电机易发高热，般使用时都要选用进口的特制电动机。输入谐波含量极高，须采用巨大，笨重的滤波器，深圳并网控制器，方能使用。象限运行电流型逆变器由于在其直流供电侧串联大电感，在维持电流方向不变的情况下，可控硅整流桥可改变电压极性，所以很容易使逆变器运行在整流状态，从而使整流桥处于逆变状态，实现象限运行。电压型高压变频器只有电平采用IGBT整流回馈，方可象限运行。动态性能电流型逆变器有大电感，电流动态响应较困难，需求的动态力矩跟不上，特性软;而电压型逆变器可以用电流反馈环，响应速度快，适应现代理论:高级的佳灵直接速度、富士矢量，ABB直接转矩，次之的空间电压矢量和转差优化F/U。在速度开环的条件下，可高速、高精度地实现对电机的磁通力矩，使电机特性可柔、可刚;动态性能尤好。过流及短路保护是高压变频器关键的保护功能电流型逆变器因回路中串有大电感，能抑制短路等故障时电流的上升率，故电流型逆变器的过流和短路保护容易实现，而般的电压型逆变器则较为困难，只有电平电压型高压变频器设有直流电感，可抑制di/dt的上升速率，易实现过流保护和短路保护。对开关管的要求电压型逆变器中的开关管要求关断时间短，但耐压较低;而电流型逆变器中的开关管对关断时间无严格要求，但耐压要求相对较高。采用电流型逆变器需加两个电感，并且开关管截止时所承受的电压比电压型高的多。目前只有AB有该技术方案的产品。从上述区别中表明电压型高压变频器比电流型高压变频器更具应用前景。4种电压型高压变频器的拓扑方式的特点1目前电压型高压变频器实现高压的拓扑方式近年来，随着电力电子技术应用的发展需要，促使电力电子器件快速发展;反过来，代新器件或项新技术旦克服了老器件的某些缺点，就会推动包括变频器在内的电力电子应用装置出现性的变化。IGBT在90年代迅速发展，绝缘性、模块化与其工作频率可达20kHz，使变频器进入静音时代。它没有次击穿的困扰，在380V、660V异步电动机变频调速的使用效果，被广泛接受，使得低电压变频器的发展，在目前进入大发展的全盛时期。在电压为1140V至3~10kV的高压电动机变频调速中，IGBT模块的工作电压己远远跟不上使用要求。由于IGBT元件目前IGBT作到3kV，IGCT作到5kV，但也不能满足直接使用的电压等级。又其性能差高昂，产品昂贵。由于IGBT元件串联后将出现的些世界级技术难题，在高开关频率下的多环节动态dv/dt高峰值，线路电感、引线电感、母板技术、串联同步、动态均压等等，都使产品出现崩溃性的难点，被国内外业内研发列为研发的。高压变频器究竟用什么器件，成为世界业内电气设计的研究创造的热门。因此，高压变频器在不同的时期，就有不同的技术与技术产品出现:A类:风机、水泵专用高压变频器驱动对象:高压交流异步电动机传动的风机、水泵专用(要求不高的平方转矩和对动态要求不高的工况);高-低-高方式，采用降压变压器→低压变频器→特殊升压变压器→电机;12脉冲变压器→整流→IGBT电平两电位重叠间接高压方式;曲折多脉冲变压器→整流→IGBT单元串联多电位重叠间接高压方式。注:间接—指在变频器变流环节中，存在了变压器来进行电压变换的过程。B类:通用高压变频器驱动对象:高压交流异步电动机;高压交流同步电动机。负载通用类既可适用风机、水泵，也可使用于全程快速高转矩和象限运行的各种机械传动;直接整流→IGBT元件串联直接高压方式。2高-低-高方式电压变换方式:降压变压器(R→低压变频器(R升压变压器(R→电机(R。系统等效阻抗R=R1+R2+R3+R4输出变压器需特殊，成本高，功率因数低，效率低，自损耗大，笨重。系统性能差，可用于般工艺调速，不宜于调速节能的应用。3IGBT电平两电位重叠间接高压方式(简称:电平高压变频器)电压变换方式:电源→降压变压器(R→IGBT电平逆变器(R→电机(R。系统等效阻抗R=R1+R2+R3(升压时加升压变压器阻抗R电平高压变频器又称中性点箝位式(也称NPC(NeturalPointClamped中点箝位方式)高压变频器，这是近几年才开发和推出的种高压变频器，高压变频调速系统采用中性点箝位电平技术。变频器主要由输入12脉冲变压器、整流器、中性点箝位回路、电平模式逆变器、输出滤波器、部分等组成。整流电路般采用极管，箝位采用高压快恢复极管，逆变部分功率器件采用GTIGBT或IGCT。输出电压等级16kV。初期使用时，由于输出电压与电机工作电压不直接匹配，对6kV须将高压电机Y接法改为Δ接法。当变频器故障时，又改回去，工频运行。目前为可在输出端增设个自耦升压变压器，可直接用于6kV和10kV高压电机，类似高—低—高方式。目前为技术方案产品。测试逆变电路将红表棒接到P端，黑表棒分别接U、V、W上，应该有几欧的阻值，且各相阻值基本相同，反相应该为无穷大。将黑表棒N端，重复以上步骤应得到相同结果，否则可确定逆变模块有故障。深圳

恒压供水系统实施较为方便，易于与多泵站供水的大中型管网系统协调，具有一定的通用性和实用性。因此，一些装有调速泵的自来水厂愿意采用这种方法。在恒压模式下，由于泵站出口压头不变，水泵并联特性与负荷实际特性存在差异，节能效果不如变压供水系统。还有效率问题，变频调速装量的容量愈大，系统的效率问题也就愈加重要。采用不同的主电路拓扑结构，使用的功率器件的种类、数量的多少，以及变压器，滤波器等的使用，都会影响系统的效率。为了提高系统效率，必须设法尽量减少功率开关器件和变频调速装置的损耗。金华轻常见故障时，系统软件传出报警系统，故障指示灯忽明忽暗。重常见故障产生时，系统软件传出常见故障标示，故障指示灯长亮。另外传出命令去开断髙压、重合闸严禁，并对常见故障信息内容、髙压开断命令作记忆力解决。重常见故障情况不清除，常见故障标示、髙压开断轻故障都有哪些？式中，Pm为电机负载，hm为电机效率，cosy电机功率因数。IGBT过流故障的原因及解决办法IGBT是高压变频器中关键的功率器件，IGBT作为种大功率的复合器件,存在着过流时可能发生锁定现象而造成损坏的问题。为了提高系系充的可靠性，采取了些措施防止因过流而损坏。通常引IGBT过流故障的原因有以下几种:1变频器输出短路;功率単元内IGBT被击穿;驱动检测电路损坏检测电路扰;检测是根据监控界面显示的故障定位找到对应得模块,拆开检査IGBT是否损坏，判断的是找到功率单元内部直流母线的正极v+与负极v-,将万用表的黑表望接到v+上，红表笔分别接到U,V上，用机管档，应该显示0.4V左右的数值，反相则显示无穷大；将红表笔接到v上，重复以上步骤，应得到相同的结果，否则可判断IGBT损坏需要更换。

国际电池(InternationalBattery)于2010年11月15日宣布，接受美国宾夕法尼亚能源开发局(PEDA)80万美元的资助，开发、设计、和试验800kW·h的大型能量储存系统(BESS)，扩大到1MW。这使国际电池拥有迄今为止大的电池系统，业已完成的能量储存系统将验证采用大格式锂电池的优点，它可应用于可再生能源集成和智能电网支持。该储存系统采用国际电池的大格式锂电池和电池管理系统(BMS)(变换器)以及/通讯系统构成，800kW·h系统的初步设计工作已在进行中，将于2011年第季度进行测试。该设置BESS用于与可再生能源和智能电网进行集成该电池组装采用水基工艺，代替常用的使用大量有机溶剂化学品。[3]韩国SK能源与台塑于2010年12月29日签约，建立开发同定式锂离子能量储存系略合作伙伴，台塑是大的和亚洲大的私营石化。按照签署的谅解备忘录，由台塑开发和好的阴极将应用于由SK能源的能量储存系统(ESS)。两家将合作完成这项工作。能量储存系统(ESS)是种大型电池，与电动汽车现用的电池相比，可储存高达1000多倍的能量SK能源表示，深圳储能逆变器，与台塑合作将有助于开发安全的能量储存系统(ESS)，也将有助于使ESS进入市场，现是世界新能源和可再生能源大的市场．PCS（储能变流器，英译：PowerConversionSystem）可蓄电池的充电和放电过程，进行交直流的变换，在无电网情况下可以直接为交流负荷供电。PCS由DC/AC双向变流器、单元等构成。PCS器通讯接收指令，根据功率指令的符号及大小变流器对电池进行充电或放电，实现对电网有功功率及无功功率的调节。PCS器CAN接口与BMS通讯，获取电池组状态信息，可实现对电池的保护性充放电，确保电池运行安全。

并联风道中从每个功率单元的前面进风，对应的进风口并联排列，在后面的风仓中汇总后由风机，同时整个功率柜般采用冗余的，有多个风机并联运行，整体散热效果好，并提高了设备的可靠性。但柜体后面要形成风仓，增大了设备的体积，同时由于各个功率单元后端到风机的距离不同，使得每个功率单元的量不致，是设计的难点。由上可知，当需要调节风量减小时，转速n可以成比例减小，此时轴输出功率与功率P的关系减小。即风机电机功耗与转速近似平方比的关系。指标结束语总之，客户现场使用高压变频器时，应要注意它安装环境的温度和湿度的变化，及时开启空调或通风设备以及除湿器等，以防止其超温，超湿运行。定期清扫变频器内部灰尘，确保冷却风路的通畅，清扫时要注意静电防护（天气干燥时定要小心！）尽量避免电子线路板，开关器件等静电设备。加强巡检，定期清扫变频器进风口滤网和变频器室进风口滤网，运行两年以上的变频器应该更换整片滤网。接线端子是否紧固，保证各个电气回路的正确可靠连接。保持相关标示的清晰完整，同时可将变频器常见故障以及处理方式，紧急技术支持等重要信息张贴在显眼位置以备不时之需。通过这个异常故障通道，异常故障通常是由子PWM板和电源单元板之间的光纤通信引起的，一般由以下情况引起：1。光纤连接不良或光纤头脱落；光纤信号发射器/接收器内积灰；光纤断裂；光纤信号振荡器损坏；2；在光纤故障的情况下，首先要确定是电源单元故障还是设备侧故障，才能判断故障光纤。本文介绍了一种新的光纤滤波器的设计方法，即每个功率单元对应的光纤与报告故障的光纤进行交换。如果监测接口上的光纤故障仍在原来的位置，深圳一体式充电桩，说明光纤板损坏。相反，如果监控界面上显示的光纤故障已经更换，则说明是电源单元故障。此时，可以考虑更换或装饰有故障的电源单元。变频器的输出侧短路,如输出端到电动机之间的连接线发生相互短路,或电动机内部发生短路等。

测试逆变电路将红表棒接到P端，黑表棒分别接U、V、W上，应该有几欧的阻值，且各相阻值基本相同，反相应该为无穷大。将黑表棒N端，重复以上步骤应得到相同结果，否则可确定逆变模块有故障。品质部查验模块柜柜顶风机是不是工作中切正常，安装于次房间内的离心风机电源开关是不是跳电；滤网是不是阻塞（拿张A4纸放置滤网上，看是不是能吸咐，不然必须清洗滤网）；软启动器是不是长期性工作中于负载情况；工作温度是不是过高（工作温度应低于45℃，否则需要加强通风（墙上安装通风机或柜顶安装风道）或安装制冷设备）；变压器柜风机和保护电路是否正常。

这种变频器还需要解决器件的均压问题，一般需要专门设计驱动电路和缓冲电路。对IGBT驱动电路的延时也有非常严格的要求。如果IGBT开关时间不够，或者上升沿和下降沿的斜率相差过大，就会损坏功率器件在下列情况下使用普通变频器还须增大变频器的容量，般向上放大档：动时机械惯量较大的负载；要求电动机频繁进行加、减速；在希望的加减速时间内，电机大电流大于变频器的过载容量（当1min内达5倍额定电流时）。深圳美国大规格锂离子(Li-ion)可充电电池和能源储存系统(ESS)的商、设计商和开发商国际电池(InternationalBattery)于2010年11月1日宣布，推出lBexus-24V-1kW·h锂离子能源储存系统，可很好地适用于太阳能和好可再生能源的储存。Ibexus产品家族款为新的电池24VESS模块，已供充电能量储存需求用于不同的项目，IB24V008ESS为1kW·h系统，含有个160Ah锂离子磷酸盐电池呈串联排列。该电池系统符合器、电池变换和热管理标准。对于易用的通讯，系统包括RS23RS48CANbus、Modbus或Ethernet通讯和数据记录功能。电池管理系统(BMS)可使电池性能大化、提高安全和监控水平/平衡各个电池。[3]陶氏化学于2010年11月2日宣布，将开展新的，先进电池材料，以用于能量储存工业。初步重点致力于汽车市场。陶氏化学将这些先进材料，这些先进材料将可用于可充电的锂离子电池，以好可长时间工作、提高电力和长工作寿命的电池。能量储存工业中改进的电池性能是可大大提升该工业的产品性能和动态性能的关键需求，因此，可为电池化学材料的解决方案创造大的发展机遇陶氏化学承诺为满足能量储存工业短期和中期的需求，将实施综合的和多方位的商业化材料发展战略。[3]美国Contour能量系统(ContourEnergySystems)于2010年11月2日宣布，与CalTeeh和CNRS合作，开发出新的氟基电池化学、纳米材料化学和工艺，应用于锂离子电池能量储存系统，这种专有的锂离子电池氟化好工艺和氟化多层的碳纳米材料已申请专利(US779488。这些技术将产生长期持久的便携式电力解决方案，与传统的锂电池相比，具有较大的电力和能量密度。这技术初步已在美国加利福尼亚技术研究院CNRS、法国科学研究中心完成开发，Contour能量系统在世界上拥有技术许司权，涉及先进电池和电化学系统技术。氟化工艺是Contour能量系统的氟化碳电泄独有的特征工艺。这专有的工艺将氟引人多层碳纳米材料中，与传统的氟化碳材料相比可完全不同的结构。这种新的结构与使用新的多层碳纳米材料相结合，比现有类翌的电池具有很大的优点，包括大大增加了能量和电力密度、可在苛刻条件下可靠地操作、翅长自身寿命和防止过热，所有这些可优化应用于些特定的应用中。所有电气连接的紧固性，查看各个回路没有异常的放电和过热痕迹，没有异味、变色，裂纹、破损等现象。变频器旁通柜高压开关的操作应正常，能正确合闸和分断。