高絶縁型DC/DCコンバータによる蓄電池システムの課題の克服

リチウムイオン電池を使用した最新のエネルギー貯蔵システムは優れた性能を提供しますが、適切な充電を確保し、セルの不均衡、過充電、過放電、または臨界温度を回避するために、各セルを注意深く監視する必要があります。これには、各セルまたはセルアレイごとに個別の絶縁された電源電圧を備えた制御回路が必要です。最大48Vの公称電圧で動作するバッテリアレイの場合、この電源電圧は、500Vまたは1600Vの絶縁バリアを備えた標準的な産業用DC/DCコンバータモジュールで生成できます。
しかし、AC主電源に接続され、数百kWhまたは数MWhのエネルギー貯蔵容量を提供する高電力システムの場合、バッテリーアレイ全体の電圧は600〜800Vに達する可能性があり、はるかに高い絶縁バリアを備えたソリューションが必要です。

このお客様は、過電圧カテゴリIIIの要件と4kVの絶縁バリアに準拠したソリューションを探していました。各バッテリ監視回路には30Wのコンバータが必要であり、数百個のコンバータが並列に接続されているため、コンバータ間の総リーク電流も課題でした。

低アイソレーション静電容量によりノイズ耐性を強化

P-DUKEには、必要な4kVよりもさらに高い5kVの絶縁バリアを備えた医療用コンバータのファミリがあります。このプロジェクトでは、共通の24Vdcバスから必要な12V/30W電源電圧を生成するMPD30-24S12が選択されました。

標準的な産業用30W DC/DCコンバータは、最大1500pFの入出力容量を持つことができます。この場合のように、最大200個のコンバータを並列に接続すると、バッテリセル(充電器を介してACグリッドに接続)と24Vバス間の合計容量が300nFに達する可能性があり、その結果、20mAを超えるACリーク電流が発生します。10mAを超える電流は、すでに深刻な感電や事故を引き起こす可能性があります。

MPD30-24S12 の入力から出力までの静電容量はわずか 20pF で、200 個のコンバータを並列接続した場合、合計静電容量はわずか 4nF で、漏れ電流は 1mA 未満です。

この非常に低い静電容量により、AC/バッテリ側からコンバータを介して中央バッテリ管理システムの敏感な通信信号に過渡現象やノイズが結合することも回避されます。
このソリューションにより、4kV 絶縁と低漏れ電流の要件が解決されました。完全なインストール内の通信には、中央の BMS コントローラーが Wifi ルーターを使用し、53 V 電源、25 W からイーサネット経由で電力を供給します。最終的な設置に応じて、供給電圧は 230Vac 主電源または内部 24Vdc バスから生成できます。
230Vac の場合は、TSD30 ファミリのコンバータを使用できます。コントローラーラックへの取り付けが簡単なDinレールタイプバージョンも用意しています。

成功したプロジェクト

24Vdc バスから 53V を生成するには、出力を 54V から 53V にトリミングした RCD30 ファミリのコンバータを使用します。冷却を容易にする統合ヒートシンクも用意されています。

Example 1:

BMS回路

Solution-

Example 2:

54Vdc / 25W(PoE WiFiルーター用)

Solution-

大規模なバッテリー貯蔵システムは、P-DUKEの製品を利用することで恩恵を受けることができます:

MPD30 / MPD30W ファミリは、医療用途の要件を満たす強化された 5000Vac 絶縁電圧を備えた 30W DC/DC コンバータのシリーズです。さまざまな入力電圧範囲で利用でき、シングルまたはデュアル出力を提供します。このファミリーは 2MOPP の認定を受けており、空間距離と沿面距離は 8mm です。このため、医療機器だけでなく、高い絶縁性と非常に低い入力対出力容量を必要とする他のアプリケーションにも最適です。

TDD30 ファミリは、Din レール アプリケーション向けにすぐに使用できる AC/DC ソリューションです。 RCD30W ファミリと同様に、あらゆる種類のアプリケーション向けにさまざまな出力電圧と取り付けオプションを提供します。