Zastanawiam się nad pomysłem zrobienia magazynu energii 24S Na-ion (ze względu na umieszczenie na zewnątrz i łatwo dostępne BMS do takiej liczby ogniw - nie chcę wchodzić w magazyny wysokonapięciowe - tylko trochę wyższe napięcia, pojemność rzędu 15 kWh podobna jak 16S LiFePO4) i przetwornicy która dopasuje zakres napięć by po stronie falownika emulować charakterystykę ładowania zbliżoną do baterii 48V ołowiowych (z takimi współpracuje każdy typowy falownik hybrydowy/off-grid, bez potrzeby komunikacji z BMS bo stan naładowania łatwo poznać po napięciu).
Ze względu na sporą moc myślę o kilku równoległych modułach o mniejszej mocy (powiedzmy 1 kW na moduł) sterowanych PWM z przesunięciem fazy (interleaved) dla zmniejszenia tętnień. Ponadto zamiast typowego step-down ciekawym rozwiązaniem wydaje się Cuk - dławiki na wejściu i wyjściu (mniej sieje zakłóceniami), w wersji dwukierunkowej (ładowanie i rozładowanie) i z napięciem baterii wyższym niż po stronie falownika nie musi przetwarzać całej mocy a jedynie przy ładowaniu dodawać napięcie a przy rozładowaniu odejmować. Coś jak na załączonym obrazku.
Po lewej bateria, po prawej falownik, akurat taki obrazek wyskoczył z Google ale analogicznie wspólny może być też plus a nie minus, wtedy możliwa jest praca ze stale włączonym dolnym tranzystorem pod koniec rozładowania (wtedy płyną największe prądy, zmniejszamy straty bo nie ma kluczowania) bo na stale włączony górny zwykle nie pozwalają typowe drivery półmostka (musi być czasem włączony dolny klucz by się naładował kondensator "bootstrap" dla górnego).
Czy ktoś praktycznie robił tego rodzaju przetwornice? Na co zwrócić szczególną uwagę? Raczej nie znajdę gotowego kontrolera, myślę o generowaniu PWM z RP2040 (lub tej nowszej wersji, podobno poprawili ADC) plus jakieś zabezpieczenie które w razie wykrycia przeciążenia sprzętowo szybko wyłączy wszystkie klucze a procesor zacznie od nowa miękki start. Trzeba mierzyć prąd w każdym dławiku z osobna, czy wystarczy jednym bocznikiem suma (czyli to co idzie z/do falownika po prawej)?
Zakres pracy po stronie baterii - koniec ładowania 24*3,95=94,8 V, koniec rozładowania 24*1,75=42 V (można trochę niżej do 1,5 V/ogniwo ale już wtedy bardzo szybko spada). Po drugiej stronie 58 V do 42 V (14,5 do 10,5 w przeliczeniu na aku 12 V). Stosunek napięć regulowany PWM płynnie w tym zakresie (od około 60% do 100%). Moc rzędu 1 kW czyli prąd 20 A na jeden półmostek, wstępnie 4 równolegle przesunięte w fazie co 90 stopni (lub 3 co 120 jeśli uda się wykorzystać jakiś gotowy moduł falownika 3-fazowego do silników).
Zależy mi na sensownej sprawności, ale niekoniecznie na miniaturyzacji - warto wchodzić w szybsze GaN, czy sprawdzona technologia (stare dobre krzemowe MOSFET-y, napięcia raczej za niskie dla IGBT lub SiC) wystarczy? Na razie temat w fazie pomysłu, nie ma co rzeźbić samodzielnie jeśli Chińczyk już to zrobił lepiej/taniej. Uniwersalny (zgodny z typowym magazynem ołowiowym) zakres napięć po stronie falownika to możliwość dokładania równolegle większej pojemności później, nie przywiązując się do jednego protokołu komunikacji falownika z wieloma BMS (dziś są dostępne takie, za kilka lat mogą być inne).
Ze względu na sporą moc myślę o kilku równoległych modułach o mniejszej mocy (powiedzmy 1 kW na moduł) sterowanych PWM z przesunięciem fazy (interleaved) dla zmniejszenia tętnień. Ponadto zamiast typowego step-down ciekawym rozwiązaniem wydaje się Cuk - dławiki na wejściu i wyjściu (mniej sieje zakłóceniami), w wersji dwukierunkowej (ładowanie i rozładowanie) i z napięciem baterii wyższym niż po stronie falownika nie musi przetwarzać całej mocy a jedynie przy ładowaniu dodawać napięcie a przy rozładowaniu odejmować. Coś jak na załączonym obrazku.
Po lewej bateria, po prawej falownik, akurat taki obrazek wyskoczył z Google ale analogicznie wspólny może być też plus a nie minus, wtedy możliwa jest praca ze stale włączonym dolnym tranzystorem pod koniec rozładowania (wtedy płyną największe prądy, zmniejszamy straty bo nie ma kluczowania) bo na stale włączony górny zwykle nie pozwalają typowe drivery półmostka (musi być czasem włączony dolny klucz by się naładował kondensator "bootstrap" dla górnego).
Czy ktoś praktycznie robił tego rodzaju przetwornice? Na co zwrócić szczególną uwagę? Raczej nie znajdę gotowego kontrolera, myślę o generowaniu PWM z RP2040 (lub tej nowszej wersji, podobno poprawili ADC) plus jakieś zabezpieczenie które w razie wykrycia przeciążenia sprzętowo szybko wyłączy wszystkie klucze a procesor zacznie od nowa miękki start. Trzeba mierzyć prąd w każdym dławiku z osobna, czy wystarczy jednym bocznikiem suma (czyli to co idzie z/do falownika po prawej)?
Zakres pracy po stronie baterii - koniec ładowania 24*3,95=94,8 V, koniec rozładowania 24*1,75=42 V (można trochę niżej do 1,5 V/ogniwo ale już wtedy bardzo szybko spada). Po drugiej stronie 58 V do 42 V (14,5 do 10,5 w przeliczeniu na aku 12 V). Stosunek napięć regulowany PWM płynnie w tym zakresie (od około 60% do 100%). Moc rzędu 1 kW czyli prąd 20 A na jeden półmostek, wstępnie 4 równolegle przesunięte w fazie co 90 stopni (lub 3 co 120 jeśli uda się wykorzystać jakiś gotowy moduł falownika 3-fazowego do silników).
Zależy mi na sensownej sprawności, ale niekoniecznie na miniaturyzacji - warto wchodzić w szybsze GaN, czy sprawdzona technologia (stare dobre krzemowe MOSFET-y, napięcia raczej za niskie dla IGBT lub SiC) wystarczy? Na razie temat w fazie pomysłu, nie ma co rzeźbić samodzielnie jeśli Chińczyk już to zrobił lepiej/taniej. Uniwersalny (zgodny z typowym magazynem ołowiowym) zakres napięć po stronie falownika to możliwość dokładania równolegle większej pojemności później, nie przywiązując się do jednego protokołu komunikacji falownika z wieloma BMS (dziś są dostępne takie, za kilka lat mogą być inne).
