กำหนดเอง รีเลย์พลังงานใหม่สำหรับโซลาร์เซลล์และการชาร์จ EV ผู้ผลิต

เหตุใดการหยุดชะงักของ DC Arc จึงเป็นความท้าทายในการออกแบบหลักในรีเลย์พลังงานใหม่

วิศวกรของ Fanhar Electronics ตอบคำถามนี้เป็นประจำจากนักออกแบบอินเวอร์เตอร์และเครื่องชาร์จ: เหตุใดจึงไม่สามารถใช้รีเลย์ AC มาตรฐานที่ระดับแรงดันไฟฟ้า DC ที่เท่ากันได้ คำตอบอยู่ในฟิสิกส์ส่วนโค้ง ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ กระแสจะไหลผ่านศูนย์สองครั้งต่อรอบ ซึ่งจะดับส่วนโค้งระหว่างหน้าสัมผัสตามธรรมชาติระหว่างการสลับ วงจรไฟฟ้ากระแสตรงไม่มีการข้ามศูนย์ดังกล่าว - เมื่อส่วนโค้งเกิดขึ้นระหว่างหน้าสัมผัสที่เปิด มันจะคงอยู่ตราบใดที่แรงดันไฟฟ้าข้ามช่องว่างเกินเกณฑ์การสูญพันธุ์ของส่วนโค้ง

รีเลย์พลังงานใหม่ มีไว้สำหรับบริการไฟฟ้ากระแสตรงแรงดันสูงเพื่อแก้ไขปัญหานี้โดยอาศัยมาตรการการออกแบบร่วมกัน: ช่องว่างการติดต่อที่กว้างขึ้น เพื่อบังคับให้ส่วนโค้งยืดตัวและทำให้เย็นลง คอยล์แม่เหล็กระเบิดที่จะเบนส่วนโค้งเข้าไปในรางโค้งเซรามิก และวัสดุสัมผัสที่เลือกเพื่อการกัดเซาะต่ำภายใต้การโค้งแบบต่อเนื่อง หากไม่มีคุณสมบัติเหล่านี้ รีเลย์สวิตชิ่ง 600–1000 VDC อาจไม่สามารถขัดจังหวะได้ภายในเวลาที่กำหนด ส่งผลให้เกิดการเชื่อมแบบสัมผัสหรือการทำให้เป็นถ่านภายในซึ่งทำให้ฉนวนเสียหาย

ขั้วของการเชื่อมต่อ DC ก็มีความสำคัญเช่นกัน การออกแบบรีเลย์แบบปิดผนึกจำนวนมากได้รับการจัดอันดับสำหรับการสลับ DC เฉพาะในการวางแนวขั้วเฉพาะที่สัมพันธ์กับแม่เหล็กระเบิดส่วนโค้ง การกลับขั้วสามารถลดแรงสูญเสียส่วนโค้งที่มีประสิทธิผลลงได้ 30–50% ส่งผลให้อายุการสัมผัสสั้นลงอย่างมาก ตรวจสอบข้อกำหนดด้านขั้วไฟฟ้าในเอกสารข้อมูลรีเลย์เสมอก่อนที่จะสรุปเค้าโครง PCB หรือแผงขั้วต่อ

กลยุทธ์การจัดการความร้อนสำหรับรีเลย์ในกล่องอินเวอร์เตอร์ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์แบบปิดผนึก

อินเวอร์เตอร์แบบสตริงและไมโครอินเวอร์เตอร์ได้รับการติดตั้งเป็นประจำกลางแจ้งโดยมีแสงแดดส่องโดยตรง ซึ่งอุณหภูมิภายในตู้อาจสูงถึง 70°C–85°C แม้ว่าสภาพแวดล้อมจะมีอุณหภูมิเพียง 40°C ก็ตาม สำหรับ รีเลย์ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ และ รีเลย์พลังงานแสงอาทิตย์ เมื่อติดตั้งไว้ภายในกล่องหุ้มเหล่านี้ การจัดการระบายความร้อนไม่ได้ถือเป็นข้อพิจารณารอง แต่จะส่งผลโดยตรงต่อทั้งความสามารถในการสัมผัสและอายุการใช้งานของคอยล์

ความต้านทานคอยล์เพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิ (ประมาณ 0.4% ต่อ°C สำหรับขดลวดทองแดง ) ซึ่งหมายความว่ารีเลย์ที่ออกแบบมาเพื่อดึงเข้าที่ 80% ของแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดที่อุณหภูมิห้องอาจไม่สามารถทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือที่อุณหภูมิสูง หากแรงดันไฟฟ้าของคอยล์อยู่ที่ระดับต่ำสุดของช่วงการจ่าย วิศวกรควรตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าขาเข้าตลอดช่วงอุณหภูมิการทำงานเต็ม ไม่ใช่เฉพาะอุณหภูมิโดยรอบ

ในด้านการสัมผัส เส้นโค้งการลดพิกัดกระแสต่อเนื่องที่เผยแพร่ในเอกสารข้อมูลรีเลย์มักจะถือว่ามีการพาความร้อนโดยอิสระ ในตู้ปิดผนึกซึ่งมีการไหลเวียนของอากาศไม่ดี การลดพิกัดจริงอาจรุนแรงกว่าเส้นโค้งที่เผยแพร่ถึง 15–25% ในกรณีที่พื้นที่บอร์ดอนุญาต การเลือกรีเลย์หนึ่งระดับกระแสที่สูงกว่ากระแสโหลดสูงสุดที่คำนวณได้ จะทำให้มีพื้นที่ระบายความร้อนมีความหมายโดยไม่กระทบต่อต้นทุนอย่างมีนัยสำคัญ

ข้อกำหนดความทนทานทางกลสำหรับโครงสร้างพื้นฐานการชาร์จ EV

สถานีชาร์จ EV เชิงพาณิชย์มีวงจรการสลับที่เกินกว่าการใช้งานควบคุมทางอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ สถานีชาร์จเร็ว DC ที่มีผู้คนพลุกพล่านอาจเสร็จสมบูรณ์ เซสชันการชาร์จ 40–80 ครั้งต่อวัน โดยแต่ละตัวต้องมีการเชื่อมต่อรีเลย์หลายตัวและตัดการเชื่อมต่อสำหรับการตรวจจับยานพาหนะ ลำดับการชาร์จล่วงหน้า และการควบคุมคอนแทคเตอร์หลัก ตลอดอายุการใช้งานสิบปี การดำเนินการนี้สามารถสะสมได้ถึง 150,000–300,000 การดำเนินการทางกลบนรีเลย์สวิตชิ่งหลักเพียงอย่างเดียว

รีเลย์การชาร์จ EV มีไว้สำหรับหน้าที่นี้ต้องเป็นไปตามเป้าหมายความทนทานทางกล (การทำงานโดยไม่มีโหลด) และความทนทานทางไฟฟ้า (การทำงานที่กระแสโหลดและแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด) ค่าทั้งสองไม่เท่ากัน — ความทนทานทางไฟฟ้าที่โหลด DC เต็ม โดยทั่วไปจะเป็นหนึ่งในสิบหรือน้อยกว่าของระดับความทนทานทางกล การระบุเฉพาะความทนทานทางกลเมื่อเปรียบเทียบตัวเลือกรีเลย์ถือเป็นข้อผิดพลาดในการจัดซื้อทั่วไปที่นำไปสู่ความล้มเหลวของสนามก่อนเวลาอันควร

วงจรรีเลย์ชาร์จล่วงหน้า ใช้เพื่อจำกัดกระแสไฟกระชากเข้าสู่ตัวเก็บประจุบัสก่อนที่จะปิดคอนแทคเตอร์หลัก สมควรได้รับความสนใจเป็นพิเศษ รีเลย์เหล่านี้สลับบ่อยครั้งภายใต้สภาวะโหลดบางส่วนที่เร่งโหมดความล้มเหลวเฉพาะ: พื้นผิวสัมผัสหยาบจากการอาร์กพลังงานต่ำซ้ำๆ การใช้ประเภทรีเลย์ที่มีหน้าสัมผัสแบบปิดผนึกและการซ้อนทับหน้าสัมผัสโลหะมีตระกูลในตำแหน่งชาร์จล่วงหน้าจะขยายระยะเวลาการบำรุงรักษาได้อย่างมากเมื่อเทียบกับการออกแบบเฟรมแบบเปิด

การเลือกระหว่างรีเลย์ DC ไฟฟ้าแรงสูงและคอนแทคเตอร์สำหรับระบบพลังงานทดแทน

เส้นเขตแดนระหว่าง รีเลย์ DC ไฟฟ้าแรงสูง และ DC contactors is frequently misunderstood in new energy system design. Relays and contactors share the same fundamental operating principle — an electromagnetic coil actuates a set of contacts — but they differ in current capacity, form factor, and the control circuit power they require. For รีเลย์พลังงานทดแทน ในช่วง 10A–100A แพ็คเกจรีเลย์แบบปิดผนึกนำเสนอพื้นที่บอร์ดอย่างมีนัยสำคัญและข้อได้เปรียบด้านน้ำหนักมากกว่าคอนแทคเตอร์ที่เทียบเท่า โดยการใช้พลังงานของคอยล์มักจะต่ำกว่า 1W ในการกำหนดค่าแบบล็อค

เกณฑ์การคัดเลือกในทางปฏิบัติมีสามพารามิเตอร์:

• จัดอันดับกระแสสลับ: โดยทั่วไปแล้วรีเลย์จะเป็นที่ต้องการสูงถึง 100A; ยิ่งไปกว่านั้น คอนแทคเตอร์จะคุ้มค่ากว่าต่อความจุหนึ่งแอมแปร์
• แรงดันไฟฟ้า: รีเลย์แบบปิดผนึกพร้อมระเบิดแม่เหล็กมีจำหน่ายแล้วที่แรงดันไฟฟ้าสูงถึง 1500 VDC ครอบคลุมแรงดันไฟฟ้าสตริง PV สำหรับที่อยู่อาศัยและเชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่ การใช้งานระดับยูทิลิตี้ที่สูงกว่า 1500 VDC โดยทั่วไปต้องใช้อุปกรณ์ระดับคอนแทคเตอร์
• การรวมวงจรควบคุม: คอยล์รีเลย์สามารถขับเคลื่อนได้โดยตรงจากไมโครคอนโทรลเลอร์หรือเอาต์พุตไดรเวอร์เกต คอนแทคเตอร์ส่วนใหญ่ต้องการรางจ่ายคอยล์ 24 VDC หรือ AC โดยเฉพาะ ซึ่งเพิ่มความซับซ้อนของ BOM

เราจัดหาโซลูชันรีเลย์ที่ผ่านการตรวจสอบความถูกต้องสำหรับอินเวอร์เตอร์จัดเก็บข้อมูลในที่พักอาศัย กล่องรวม PV เชิงพาณิชย์ และระบบจัดการแบตเตอรี่ DC-ควบคู่ ซึ่งสนับสนุนทีมออกแบบในการจับคู่อุปกรณ์สวิตชิ่งที่เหมาะสมกับแต่ละโหนดในห่วงโซ่การแปลงพลังงาน