Hogyan használható a frekvenciaváltós VFD az elektromos járművek töltőállomásának teljesítményszabályozására?

Ha Ön elektromos jármű (EV) töltőállomás üzemeltetője vagy valaki, akinek feladata a töltőhálózat energiaelosztásának optimalizálása, akkor valószínűleg egy közös problémával küzdött: hogyan lehet kiegyenlíteni a változó elektromos járművek terhelési igényeit, elkerülni a hálózati csatlakozás túlterhelését, és alacsonyan tartani az üzemeltetési költségeket a töltési sebesség feláldozása nélkül. A válasz egy olyan berendezésben rejlik, amelyet már az ipari motorvezérléshez társíthat: aFrekvencia átalakító VFD. Ezeknek a rendszereknek a szállítójaként a saját bőrömön tapasztaltam, hogy ezek az eszközök nem csak a gyári összeszerelő sorokhoz valók, hanem az elektromos járművek töltési infrastruktúrájában is. Ebben a bejegyzésben leírom, hogyan kell használni a Frekvenciaátalakító VFD-t az elektromos járművek töltőállomásainak teljesítményszabályozására, és gyakorlati ismereteket szereztem, amelyeket a lakossági, kereskedelmi és nyilvános töltőhelyek üzemeltetőivel való együttműködés során szereztem.

Először is, mi az a frekvenciaváltó VFD, és miért számít ez az elektromos járművek töltéséhez?

Kezdjük az alapokkal. A Frequency Converter VFD (változófrekvenciás hajtás) egy elektromos eszköz, amely beállítja a váltakozó áramú motor frekvenciáját és feszültségét, lehetővé téve a sebesség és a kimeneti teljesítmény szabályozását. De ha az elektromos járművek töltéséről van szó, ugyanez az alapvető funkció valami még erősebbet jelent: dinamikus energiagazdálkodást. Az elektromos autótöltők különböző mennyiségű energiát fogyasztanak a csatlakoztatott járművek számától, az akkumulátor méretétől, valamint attól függően, hogy 2-es szinten (AC, 7–22 kW) vagy egyenáramú gyorstöltéssel (DCFC, 50–350 kW) töltik-e. Megfelelő szabályozás nélkül ez a változó terhelés hálózati instabilitást, csúcsigényes töltéseket vagy akár áramköri túlterheléseket okozhat, amelyek miatt a töltők lelassulnak vagy ideiglenesen leállnak.

A Frequency Converter VFD hídként működik a hálózat és a töltők között, lehetővé téve az energiaellátás valós idejű igényekhez való igazítását. Például, ha egy kereskedelmi töltőállomáson 10 töltő található, de csak 3 van használatban egyenként 20 kW-os teljesítménnyel, a VFD csökkentheti a teljes leadott teljesítményt, hogy elkerülje a túlzott hálózati kapacitás elvesztését. Ezzel szemben, ha mind a 10 töltő használatban van, egyenletesen tudja elosztani az áramot, hogy megakadályozza a szervizbejárat túlterhelését. Ha mélyebben szeretne belemerülni az ilyen típusú ipari teljesítményszabályozáshoz készült konkrét modellekbe, tekintse meg kínálatunkat3 fázisú frekvenciaváltórendszerek, amelyeket nagy keresletű kereskedelmi alkalmazásokhoz terveztek.

1. lépés: Igazítsa a VFD típusát a töltőállomás energiaszükségletéhez

Nem minden frekvenciaátalakító VFD egyforma, és a rossz választás hatékonysági vagy kompatibilitási problémákhoz vezethet. Az energiaszabályozás beállításának első lépése a VFD specifikációinak és a webhely hálózati csatlakozásának és töltőtípusainak összehangolása.

A legtöbb lakossági és kis kereskedelmi töltőállomás egyfázisú áramot használ, míg a nagyobb nyilvános vagy flottatöltő helyek háromfázisú áramot használnak, amely egyenletesebb, nagyobb teljesítményt biztosít. Egyfázisú alkalmazásoknál aEgyfázisú frekvenciaváltóideális, mivel képes átalakítani és szabályozni az egyfázisú hálózati teljesítményt a 2-es szintű töltők által igényelt váltakozó áramra. Háromfázisú telephelyek esetén a3 fázisú frekvenciaváltókezeli a további terhelést, biztosítva a pontos frekvencia- és feszültségbeállításokat, amelyek több egyenáramú gyorstöltő támogatásához szükségesek.

Itt a fő szempont a névleges feszültség. Ha webhelye 380 V-os háromfázisú hálózatot használ (gyakori kereskedelmi és ipari környezetben), a380V VFDÚgy tervezték, hogy zökkenőmentesen működjön ezzel a feszültséggel, így nincs szükség költséges lecsökkentő transzformátorokra, amelyek egyébként csökkentenék a töltési hatékonyságot. Nem győzöm ezt eléggé hangsúlyozni: a webhely feszültségére besorolt ​​VFD használata megakadályozza az áramkimaradást, csökkenti a csatlakoztatott töltők kopását, és biztosítja a helyi elektromos előírások betartását.

2. lépés: Telepítse a VFD-t egy moduláris, méretezhető energiaelosztó hálózat létrehozásához

Miután kiválasztotta a megfelelő VFD-t, a telepítés során sok kezelő hibázik. A cél nem csak az, hogy a VFD-t a hálózat és a töltők közé vezesse, hanem egy olyan moduláris rendszer kiépítése, amely a töltőhálózattal együtt tud növekedni. Íme, hogyan kell csinálni:

1. Először csatlakoztassa a VFD-t a fő szervizbejárathoz: A VFD-nek azon a ponton kell elhelyezkednie, ahol a hálózati áram belép a webhelyére, mielőtt az egyes töltőkre ágazna. Ez lehetővé teszi, hogy felügyelje és vezérelje a töltőkhöz áramló összes energiát, nem csak egy vagy kettőt.
2. Csatlakoztassa az egyes töltőket a VFD kimeneti csatlakozóihoz: 2. szintű töltők esetén használja a VFD váltóáramú kimeneti portjait, DCFC töltők esetén pedig győződjön meg arról, hogy a VFD mérete támogatja a DC átalakító bemeneti követelményeit.
3. Kommunikációs felület hozzáadása: A modern frekvenciaátalakító VFD-k Ethernet vagy Modbus csatlakozással rendelkeznek, amely lehetővé teszi a VFD és a töltőállomás felügyeleti szoftverének integrálását. Ez kritikus fontosságú a valós idejű terhelésfigyelés és beállítás szempontjából – láthatja, hogy mennyi energiát használnak az egyes töltők, korlátokat állíthat be a csúcsigényre, és még a csúcsidőn kívüli hálózati órákra is ütemezheti a töltést a közüzemi költségek csökkentése érdekében.

Gyakori hiba, amit látok, hogy a kezelők egyetlen VFD-vel próbálnak túl sok töltőt táplálni. Az alapszabály az, hogy a VFD-t úgy kell méretezni, hogy képes legyen kezelni a teljes csatlakoztatott töltőterhelést, plusz 20%-os puffert a jövőbeni bővítéshez. Például, ha 4 db, egyenként 100 kW-os DCFC-töltőt tervez beépíteni, akkor a VFD-nek legalább 480 kW-os összteljesítményűnek kell lennie.

3. lépés: Programozza be a VFD-t az energiaáramlás optimalizálására az elektromos járművek töltéséhez

A Frequency Converter VFD használatának igazi varázsa az elektromos járművek töltési teljesítményének szabályozásához a programozásban rejlik. A legtöbb VFD rendelkezik előre beállított paraméterekkel a motorvezérléshez, de módosítania kell ezeket, hogy előnyben részesítse az elektromos járművek terheléskezelését. Itt vannak a beállítandó legfontosabb paraméterek:

• Teljesítménykorlát küszöbértéke: Állítsa be azt a maximális áramfelvételt, amelyet webhelye csúcsigényi díjak felszámítása nélkül képes kezelni. Például, ha a közüzeme külön díjat számít fel a 300 kW-ot meghaladó teljesítményért, programozza be a VFD-t úgy, hogy a teljes teljesítményt ezen a szinten korlátozza. A VFD automatikusan újraosztja az energiát a töltők között – lelassítja az alacsonyabb prioritású járműveket (például a kis akkumulátorral rendelkezőket), hogy gyorsabban tölthessen fel flottajárműveket vagy távolsági sofőröket.
• Frekvencia beállítás a feszültség stabilitása érdekében: A hálózati frekvencia az igénytől függően 1–2 Hz-cel ingadozhat, és a VFD ennek megfelelően módosítja a kimeneti frekvenciáját, biztosítva, hogy a töltői egyenletes feszültséget kapjanak. Ez megakadályozza a drága töltőberendezések károsodását, és egyenletesen tartja a töltési sebességet.
• Csúcsidőn kívüli töltés ütemezése: Ha az Ön közüzeme éjszakai órákban alacsonyabb áramdíjat kínál, programozza be a VFD-t úgy, hogy az adott időszak alatt az üresjárati töltőkre kapcsolja az áramot, így gyorsabban tölti fel az akkumulátorokat anélkül, hogy növelné az üzemeltetési költségeket.

Sok szolgáltató kérdezi tőlem, hogy integrálni tudják-e a napenergiát a VFD-vel, és a válasz igen. A frekvenciaátalakító VFD képes szinkronizálni a hálózati energiát a napelem-kimenettel, lehetővé téve, hogy megújuló energiát használjon az elektromos járművek közvetlen töltésére, így tovább csökkentve a hálózattól való függőséget. Számos telephellyel dolgoztunk a hibrid szoláris-VFD töltőrendszerek létrehozásán, és az eredmények akár 40%-kal csökkentették egyes kereskedelmi szolgáltatók működési költségeit.

4. lépés: Figyelje és tartsa karban VFD-jét a hosszú távú hatékonyság érdekében

A VFD egy ipari berendezés, és mint minden mást, rendszeres karbantartást igényel, hogy a csúcsteljesítményen működjön. A karbantartás kihagyása váratlan állásidőhöz vezethet, ami költséges az üzemidőre támaszkodó töltőállomások számára. Íme egy egyszerű karbantartási rutin, amelyet ügyfeleink figyelmébe ajánlok:

• Negyedéves ellenőrzések: Vizsgálja meg a VFD hűtőventilátorait (a túlmelegedés a VFD meghibásodásának első számú oka), tisztítsa meg a port az áramköri lapokról, és tesztelje a kommunikációs kapcsolatot a töltéskezelő szoftverrel.
• Éves kalibrálás: Egy technikus kalibrálja a VFD teljesítmény- és frekvenciaérzékelőit, hogy biztosítsa a pontos teljesítményszabályozást. A rosszul kalibrált VFD vagy energiát pazarol (növeli a számláit), vagy alulteljesít (lelassítja a töltést ügyfelei számára).
• Frissítse a firmware-t: A legtöbb modern frekvenciaátalakító VFD firmware-frissítéseket kap a teljesítmény javítása és az új funkciók, például a terhelés-előrejelzés hozzáadása érdekében. A rendszer zökkenőmentes működése érdekében feltétlenül telepítse ezeket a frissítéseket, amikor megjelennek.

Valós példa: Hogyan alakított át egy VFD egy kisvárosi töltőhálózatot

Tavaly egy ohiói kisvárossal dolgoztam, amely négy 2-es szintű töltőt telepített a belvárosi pihenőjébe. Kezdetben közvetlenül csatlakoztak a hálózathoz, és csúcsidőben (hétvégén, amikor az utazók megálltak tölteni) a töltők túl sok áramot vettek fel, és megszakító kimaradást váltottak ki. Fennállt a veszély, hogy elveszítik az állomás támogatását, hacsak nem oldják meg gyorsan a problémát.

Telepítettük a3 fázisú frekvenciaváltótelephelyükön 50 kW névleges teljesítményre és 40 kW összteljesítményre programozták be, hogy elkerüljék a megszakító kioldásokat. A VFD automatikusan állította a teljesítményt a töltők között, így két jármű töltésekor mindegyik 20 kW-ot kapott; amikor négy töltött, mindegyik 10 kW-ot kapott. Egy hónapon belül 25%-kal csökkentették a havi villanyszámláikat, mivel csúcsidőben már nem vettek fel többletenergiát, és nem volt több kimaradás sem. A város megtarthatta a támogatást, és a töltőállomás az elektromos járművezetők kedvelt állomása lett.

Gyakori hibák, amelyeket el kell kerülni

Elég hibát láttam a VFD beállításában az elektromos járművek töltéséhez, hogy tudjam, mire kell figyelni:

• A VFD alulméretezése: Az a VFD, amely nem tudja kezelni a teljes töltőterhelést, nemcsak hogy nem tudja szabályozni az áramellátást, hanem a VFD és a töltők károsodását is kockáztatja.
• A kommunikációs képességek figyelmen kívül hagyása: A töltéskezelő szoftverhez való csatlakozás képessége nélküli VFD azt jelenti, hogy nem tudja valós időben figyelni vagy beállítani az áramellátást, ami sok célt meghiúsít.
• Csak motorokhoz tervezett VFD használata: Néhány olcsó VFD a piacon ipari motorokhoz készült, és nem rendelkeznek az elektromos járművek töltéséhez szükséges gyors reakcióidővel, ahol a terhelés másodpercek alatt megváltozhat. Mindig olyan Frequency Converter VFD-t használjon, amelyet kifejezetten teljesítményszabályozási alkalmazásokhoz terveztek.

Készen áll a töltőállomás teljesítményszabályzójának frissítésére?

Ha szeretné hozzáadni a teljesítményszabályozást, csökkenteni a költségeket, és elkerülni a hálózati problémákat az elektromos járművek töltőhelyén, csapatunk segíthet kiválasztani az igényeinek megfelelő frekvenciaváltó VFD-t. Számos megoldást kínálunk a kis telephelyek egyfázisú egységeitől a nagy kereskedelmi flották háromfázisú rendszereiig. Akár szüksége van a3 fázisú frekvenciaváltó,Egyfázisú frekvenciaváltó, vagy egy testre szabott 380 V-os VFD-t az Ön hálózatához, biztosítjuk a felszerelést és a támogatást a töltőhálózat hatékonyabbá és megbízhatóbbá tételéhez. Ne habozzon, forduljon csapatunkhoz, hogy megbeszéljük projektjét.

Hivatkozások

1. IEEE Szabványügyi Szövetség. (2021). IEEE Std. 1547™-2018: Szabvány az elosztott energiaforrások összekapcsolására és interoperabilitására a kapcsolódó villamosenergia-rendszerek interfészeivel.
2. Nemzetközi Elektrotechnikai Bizottság. (2020). IEC 61800-9-2: Állítható fordulatszámú elektromos meghajtórendszerek – 9-2. rész: Erőátviteli rendszerek energiahatékonysága.
3. Amerikai Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma. (2022). EV Charging Infrastructure Optimization: Az energiagazdálkodás legjobb gyakorlatai.
4. Allen-Bradley. (nd). Nagy teljesítményű frekvenciaváltók ipari és elektromos járművek teljesítményszabályozásához. A megadott VFD-modellek vonatkozó termékdokumentációjából leolvasva.