Решения азиатских производителей для индустриальных накопителей электроэнергии
19 ноября
Системы накопления электроэнергии, состоящие из выпрямителя, аккумуляторной батареи и инвертора, давно применяются в качестве источников бесперебойного питания. Компоненты для них присутствуют на рынке в широком ассортименте. Но есть и другое, более современное направление – накопители энергии, которые не только способны подстраховать энергоснабжение, но и могут применяться для решения инфраструктурных задач (рисунок 1).
Потребление энергии населенным пунктом или промышленным предприятием, как правило, имеет значительную неравномерность в течение суток. Если накапливать электроэнергию в часы, когда ее потребление минимально, и отдавать электричество в сеть на пиках потребления, можно увеличить максимальную мощность нагрузки без реконструкции питающей линии. Кроме этого, промышленные предприятия могут уменьшать затраты на электроэнергию, накапливая ее в то время, когда тариф минимален, и беря ее из накопителя, когда действуют высокие цены.
Производство промышленных и коммерческих накопителей энергии сейчас развивается очень бурно, поэтому качественные компоненты для указанных типов устройств выпускает широкий спектр азиатских производителей, продукцию которых вы можете найти в каталоге КОМПЭЛ. В качестве примера рассмотрим дискретные полупроводниковые компоненты и микросхемы производства JSCJ.
Рис. 1. Варианты исполнения промышленных накопителей электроэнергии
IGBT
Важнейшими компонентами для накопителей энергии являются IGBT-транзисторы (таблица 1) и IGBT-модули (таблица 2). Почти все типы данной продукции, которые JSCJ позиционирует для использования в накопителях энергии, имеют максимальное напряжение «коллектор-эмиттер» в закрытом состоянии, равное 1200 В. Максимальный ток для самого мощного из выпускаемых IGBT-модулей JSCJ составляет 600 А.
Таблица 1. IGBT-транзисторы производства компании JSCJ
| Наименование | VCES, В | IC @ TC = 100°C, A | IC @ TC = 25°C, A | VCE(sat), B | Частота переключения, кГц | Shot Current Withstand time, мкс | Eon, мДж | Eoff, мДж | Корпус |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| CGWT80N65F2KAD | 650 | 80 | 100 | 1,7 | 8…20 | 3 | 2,69 | 0,87 | TO-247 |
| CGR75N120F2KAD | 1200 | 75 | 120 | 1,65 | 20…45 | 10 | 6 | 2,6 | TO-247 plus |
| CGR100N120F2KAD | 1200 | 100 | 160 | 1,55 | 20…45 | 5 | 8,14 | 4,75 | TO-247 plus |
| CGR140N120F3KAD | 1200 | 140 | 200 | 1,5 | 20…45 | 3 | 10,2 | 4,2 | TO-247 plus |
Таблица 2. IGBT-модули производства компании JSCJ
| Наименование | VCES, В | IC @ TC = 100°C, A | IC @ TC = 25°C, A | VCE(sat), B | Частота переключения, кГц | Shot Current Withstand time, мкс | Eon, мДж | Eoff, мДж | Корпус |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| MCI225N120S2B3(NPI) | 1200 | 225 | – | 1,45 | 20…45 | TBD | TBD | TBD | B3 |
| MCI300N120SB3(NPI) | 1200 | 300 | – | 1,5 | 20…45 | TBD | TBD | TBD | B3 |
| NCF450N120S2E3 | 1200 | 450 | – | 1,75 | 8…20 | 10 | 52 | 39 | E3 |
| NCF600N120S2E3 | 1200 | 600 | – | 1,75 | 8…20 | 10 | 55 | 35 | E3 |
Также в каталоге КОМПЭЛ доступен широкий выбор IGBT транзисторов производства других китайских компаний.
Биполярные транзисторы
Для использования в накопителях энергии компания JSCJ рекомендует два типа биполярных транзисторов: CJA606NL со структурой NPN и CJA606NL – с PNP. Их максимальное напряжение «коллектор-база» составляет 150 и 100 В, соответственно. Транзисторы выполнены в широко распространенных корпусах SOT-89, что значительно упрощает монтаж. Близость параметров указанных транзисторов позволяет их использовать как комплементарные (таблица 3).
Таблица 3. Биполярные транзисторы производства компании JSCJ
| Наименование | VCBO, B | VCEO, B | IO, A | VCE9set, B | Тип | Корпус |
|---|---|---|---|---|---|---|
| CJA606NL | 150 | 60 | 6 | 0,03 | NPN | SOT-89 |
| CJA606PL | -150 | -60 | -6 | -0,02 | PNP | SOT-89 |
Большой выбор этих компонентов доступен в каталоге КОМПЭЛ на странице Биполярный транзистор.
Быстровосстанавливающиеся (FRD) диоды
Это довольно новый тип полупроводниковых приборов, чье серийное производство началось только в 2010-х годах. Данные компоненты имеют время восстановления на уровне нескольких сотен наносекунд. Раньше таким параметром обладали только диоды Шоттки, но их использование в силовых цепях проблематично из-за выхода из строя даже при незначительном превышении максимально допустимого напряжения.
FRD представляет собой мощный диод на основе P-N-перехода. Повышение быстродействия достигается за счет введения между областями P и N тонкой прослойки с особыми свойствами. По сравнению с диодами Шоттки, FRD лучше выдерживают перегрузки.
Компания JSCJ выпускает несколько типов быстровосстанавливающихся диодов (таблица 4). Время восстановления самого быстрого из них составляет всего 90 нс. Максимальное значение обратного напряжения достигает 1200 В, прямой ток, в зависимости от модификации, может доходить до 170 А. Диоды выпускаются в различных модификациях корпусов TO-247, что обеспечивает эффективный теплоотвод (при добавлении радиатора), а также простоту монтажа и ремонта аппаратуры.
FRD-диоды применяются в таких узлах накопителей энергии, как выпрямители, корректоры мощности и широтно-импульсные модуляторы.
Таблица 4. Быстровосстанавливающиеся диоды производства компании JSCJ
| Наименование | VR, B | IO, A | VF, B | Trr, нс | IR, мкА | Корпус |
|---|---|---|---|---|---|---|
| MURW75HS120 | 1200 | 75 | 2,35 | 90 | 10 | TO-247-2L |
| MURW100HS120 | 1200 | 100 | 2,1 | 100 | 10 | TO-247-2L |
| MURW170H120 | 1200 | 170 | 2,1 | 350 | 10 | TO-247PLUS-2L |
Диоды с быстрым восстановлением производства других азиатских компаний вы можете найти в каталоге КОМПЭЛ на странице Выпрямительные диоды.
Супрессоры (TVS)
Данные компоненты защищают системы управления накопления энергии от импульсных помех, проникающих из силовых цепей. JSCJ предлагает супрессоры на рабочие напряжения 5 и 18 В (таблица 5).
Таблица 5. TVS-диоды производства компании JSCJ
| Наименование | PPP, Вт | VRWM, B | IPP, A | VC, B | CJ, пФ | Корпус |
|---|---|---|---|---|---|---|
| CJSMAJ18CA | 400 | 18 | 13,7 | 29,2 | – | SMAG |
| ESDG5V0AP | 425 | 5 | 25 | 17 | 160 | SOT-23 |
TVS производства других азиатских брендов доступны в каталоге КОМПЭЛ на странице Защитные диоды.
Силовые плавкие предохранители
Накопители электроэнергии – это силовые устройства, которые по большей части функционируют с очень высокими рабочими токами. Для защиты узлов накопителя (в частности силовых полупроводниковых ключей) от сверхтоков и токов короткого замыкания нельзя обойтись без специализированных быстродействующих силовых предохранителей.
Помимо защиты узлов накопителя, плавкие предохранители также выполняют дополнительную функцию – уменьшают риск поражения электрическим током обслуживающего и эксплуатирующего персонала.
Большой выбор плавких предохранителей для накопителей энергии предлагает компания Adler, входящая в состав BETTERFUSE [1].
Пленочные конденсаторы
При построении накопителя энергии основными пассивными компонентами являются пленочные конденсаторы, которые применяются в таких узлах, как фильтр электромагнитной совместимости (ЭМС) на входе, выпрямитель AC/DC, звено постоянного тока (ПТ), полупроводниковый DC/DC-преобразователь, а также выходной DC-фильтр с выходом по постоянному току или AC-фильтр с выходом по переменному току.
В каждом из этих блоков находят свое применение пленочные конденсаторы Hongfa:
- Помехоподавляющие конденсаторы X/Y-класса
- Накопительные и сглаживающие DC-Link-конденсаторы
- Высокочастотные пленочные конденсаторы
- Снабберные пленочные конденсаторы
- AC-фильтрующие пленочные конденсаторы
Датчики тока
Измерение тока – базовая задача, которую требуется решать в системе накопления электроэнергии как на первичной стороне (измерение переменного тока), так и в цепях аккумуляторных накопителей энергии (фиксация постоянного тока). Для этих целей могут применяться токовые трансформаторы, модульные индустриальные датчики тока на эффекте Холла и интегральные датчики тока для монтажа на печатную плату.
В данной категории электронных компонентов КОМПЭЛ предлагает решения от 8 ведущих китайских производителей микроэлектроники (таблица 6). Предлагаемые датчики позволяют измерять ток в диапазоне от единиц до более 2000 А.
Таблица 6. Ассортимент датчиков тока, доступных со склада КОМПЭЛ
| Бренд | Novosense | MagnTek | Cheemi | Cosemi | Zeming | OsWell | NCR | Hongfa | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Модель | Датчики тока | Интегральные (встроенный шунт, изолированные) |  |
|
– | |
– | – | – | – |
| Дискретные (с датчиком Холла) |
– | – | |
– | |
|
– | |
||
| Трансформаторы тока | Малогабаритные | – | – |  |
– | |
|
|
|
|
| С разомкнутым сердечником | – | – | |
– | |
– | – | |
||
| Утечки, напряжения | – | – | – | – | |
|
– | |
||
| Катушки Роговского | – | – | |
– | – | |
– | |
||
В каталоге КОМПЭЛ доступен широкий выбор Активных датчиков тока, а узнать подробнее о некоторых из них можно из дополнительных материалов [2…4].
Линейные стабилизаторы (LDO)
В накопителях электроэнергии присутствуют разнообразные электронные сенсоры. В первую очередь речь идет о датчиках температуры, позволяющих контролировать состояние аккумуляторов.
Датчики потребляют относительно небольшую мощность, но для них важно, чтобы через цепи питания не поступали импульсные помехи, которые снижают точность измерений. Поэтому для их питания предпочтительно использовать линейные, а не импульсные стабилизаторы. Компания JSCJ выпускает широкий ассортимент микросхем линейных стабилизаторов, которые подойдут для использования в оборудовании для накопления электроэнергии (таблица 7).
Таблица 7. LDO-стабилизаторы производства компании JSCJ
| Наименование | Vin(max), B | Vout, B | Io(max), мА | IQ, мкА | VD, мВ | PSRR (dB @ 1 кГц) | Корпус |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| CJ6376 | 36 | 1,2…12 | 300 | 2 | 300 | 70 | SOT-23-3L |
| CJ75LxxS | 36 | 1,2…12 | 300 | 2 | 300 | 70 | SOT-89-3L |
| CJx1117 | 20 | 1,8…5 | 1000 | 2000 | 1300 | 65 | SOT-223/89/TO-252-2L |
Подобрать необходимый Линейный регулятор, соответствующий необходимым параметрам, можно в каталоге КОМПЭЛ.
Использование накопителей электроэнергии особенно актуально в нынешних непростых экономических условиях. Промышленное производство быстро растет, соответственно, увеличивается потребляемая мощность. Реконструкция сетей электропитания – долговременный процесс, требующий значительных инвестиций, поэтому оптимальным вариантом будет установка накопителей электроэнергии для более эффективного использования уже имеющихся линий. Применение компонентов JSCJ и других азиатских брендов позволит производить такие накопители в больших количествах по сбалансированной цене.
Дополнительные материалы
- Силовые предохранители для систем хранения и накопления электроэнергии
- Датчики тока и магнитного поля MagnTek доступны со склада КОМПЭЛ
- Трансформаторы тока ZeMing поступили на склад КОМПЭЛ
- Промышленные датчики Cheemi для измерения тока, температуры и дистанции доступны со склада
Компания Jiangsu Changjing Technology Co., Ltd. (JSCJ) основана в 2018 году в китайском городе Нанкин как дочерняя структура известного контрактного изготовителя и тестировщика интегральных микросхем и дискретных полупроводников JCET.
Компания, входящая в десятку крупнейших производителей микроэлектроники Китая, выпускает более 15000 наименований полупроводниковой продукции: силовые дискретные изделия, а также стандартные микросхемы управления питанием, токового преобразования и выпрямления.
...читать далее
Наши информационные каналы