6ES73146EH040AB0參數(shù)詳細(xì)-西門(mén)子CPU模塊代理商

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SINAMICS PCS 逆變器柜系統(tǒng)

概述

SINAMICS PCS，控制柜，4 門(mén)，敞開(kāi)式

SINAMICS PCS 逆變柜，用于工業(yè)電池存儲(chǔ)系統(tǒng)和靜態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償系統(tǒng) (STATCOM) 1)，屬于 SINAMICS 機(jī)柜裝置。

可用于公共和工業(yè)中壓電網(wǎng)。

SINAMICS PCS 逆變柜是電池制造商、系統(tǒng)集成商、解決方案合作伙伴、工廠建設(shè)者和投資于電池存儲(chǔ)系統(tǒng)或靜態(tài)補(bǔ)償系統(tǒng)的工業(yè)終端客戶(hù)的理想選擇1)。

SINAMICS PCS 的使用優(yōu)化了能源效率，同時(shí)提高了工廠可用性。

1) 根據(jù)要求

亮點(diǎn)

• 結(jié)構(gòu)緊湊

• 高性能

• 可靠性

• 選型和組態(tài)簡(jiǎn)便

• 快速調(diào)試

• 基于 SINAMICS S120 變頻柜/裝置系列，經(jīng)過(guò)型式試驗(yàn)，即連即用，高度優(yōu)化至 2000 mm

• 基于 SINAMICS 平臺(tái)工業(yè)設(shè)計(jì)，具有優(yōu)異的魯棒性、可用性和安全性

• 設(shè)計(jì)用于工業(yè)和公共電網(wǎng)系統(tǒng)中的可靠線(xiàn)路運(yùn)行

• 將電池存儲(chǔ)設(shè)備連接到工業(yè)或公共中壓電網(wǎng)

• 經(jīng)過(guò)技術(shù)優(yōu)化的系列設(shè)備，采用久經(jīng)驗(yàn)證的 SINAMICS S120 系列標(biāo)準(zhǔn)組件，備件種類(lèi)顯著減少

• 選型、組態(tài)和訂購(gòu)都非常簡(jiǎn)便，只有一個(gè)訂貨號(hào)，統(tǒng)一的客戶(hù)文檔

• 高效液體冷卻，可用于苛刻環(huán)境

• 通過(guò)高效液體冷卻，實(shí)現(xiàn)無(wú)源組件的*冷卻

• 降低輔助電源要求，顯著節(jié)能

• 采用高效的液體冷卻，可以簡(jiǎn)便地集成到容器或控制室中

• SINAMICS Startdrive 可集成在 TIA Portal 中，CU320-2 PN 標(biāo)配一個(gè) PROFINET 接口

• 線(xiàn)路連接符合 VDE-AR-N 4110 規(guī)定的單元證書(shū)，從而簡(jiǎn)化了工廠，加快項(xiàng)目規(guī)劃和實(shí)施

• 提供有經(jīng)的 MATLAB/Simu 仿真模型

• 電池選擇靈活，支持不同的電池技術(shù)/電壓

• 用于弧島電網(wǎng)和互聯(lián)電網(wǎng)應(yīng)用

應(yīng)用

SINAMICS PCS 是一款即連即用、具有所有必要功能的靈活工業(yè)逆變器，符合標(biāo)準(zhǔn) VDE-AR-N 4110。這包括將固定電池儲(chǔ)能設(shè)備連接到公共電網(wǎng)和非公共中壓電網(wǎng)的裝置證書(shū)，其電壓質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn) EN 50160。

除電網(wǎng)變頻器外，還需要一個(gè)中壓變壓器、一個(gè)帶有電池管理系統(tǒng) (BMS) 的固定式電池儲(chǔ)能設(shè)備以及上位開(kāi)環(huán)/閉環(huán)控制系統(tǒng)。這些都不在供貨范圍內(nèi)。

這些組件一起構(gòu)成發(fā)電系統(tǒng) (PGS)，在電網(wǎng)接入點(diǎn) (GCP) 連接到中壓電網(wǎng)。

SINAMICS PCS 可用于補(bǔ)償工業(yè)電網(wǎng)中的無(wú)功功率，以符合電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商規(guī)定的功率因數(shù)。這意味著可以?xún)?yōu)化能源成本。

對(duì)于發(fā)電系統(tǒng)和電池儲(chǔ)能設(shè)備，必須使用系統(tǒng)證書(shū)驗(yàn)證符合性。SINAMICS PCS 逆變器具有符合 VDE-AR-N 4110 技術(shù)連接規(guī)則的裝置證書(shū)，可大大減少發(fā)電系統(tǒng)費(fèi)用。用戶(hù)負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)。

經(jīng)的 MATLAB/Simu 仿真模型可用于電廠仿真。

目標(biāo)行業(yè)和典型應(yīng)用

用戶(hù)側(cè)儲(chǔ)能應(yīng)用（工業(yè)），如：

• 峰值負(fù)荷范圍通過(guò)盡可能優(yōu)化基本負(fù)載的尺寸，優(yōu)化工廠饋電利用率

• 能源管理：通過(guò)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的充/放電管理，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的電能供應(yīng)，以避免負(fù)載峰值

• 后備電源1)：電源故障時(shí)，可繼續(xù)提供電能，以穩(wěn)定正在運(yùn)行的進(jìn)程，并能以協(xié)調(diào)的方式終止

• 通過(guò)儲(chǔ)存可再生能源（如光伏），優(yōu)化自身能源消耗

• STATCOM：靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)1)

• 利用電池儲(chǔ)能裝置，提高供電質(zhì)量

供電側(cè)儲(chǔ)能應(yīng)用（能源和智能電網(wǎng)），如：

• 電池儲(chǔ)能裝置，以覆蓋峰值負(fù)載

• 通過(guò)使用電池儲(chǔ)能和提供無(wú)功功率，調(diào)節(jié)頻率，穩(wěn)定電網(wǎng)電壓，來(lái)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)穩(wěn)定

• 通過(guò)提供啟動(dòng)電能，實(shí)現(xiàn)電廠的黑啟動(dòng)1)

• 微電網(wǎng)和弧島電網(wǎng)：例如：使用并聯(lián)電池，降低燃油成本，優(yōu)化發(fā)電機(jī)容量

• STATCOM：靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)1)

1) 根據(jù)要求

設(shè)計(jì)

SINAMICS PCS，控制柜，4 門(mén)，敞開(kāi)式

SINAMICS PCS 是一個(gè)液冷型有源供電裝置，包括一個(gè)有源進(jìn)線(xiàn)柜 (LCM)、一個(gè)有源濾波柜 (AIM) 和一個(gè)有源整流柜 (ALM)。
此外，SINAMICS PCS 配有熱交換器模塊（泵柜），其中包含客戶(hù)的原水連接。
電網(wǎng)、輔助電源連接和總線(xiàn)電纜都連接在進(jìn)線(xiàn)柜中。直流電源接入點(diǎn)位于有源整流柜中。

SINAMICS PCS 的硬件相關(guān)功能在控制模塊 CU320-2 中實(shí)現(xiàn)?？蛻?hù)特定的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)（如 SIMATIC S7）必須疊加在控制模塊 CU320-2 上。高級(jí)別開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的基本任務(wù)是控制 SINAMICS PCS（打開(kāi)/關(guān)閉），以及輸入電力公司規(guī)定的整定值和限值。對(duì)于涉及電池存儲(chǔ)設(shè)備的應(yīng)用，需要電池管理系統(tǒng) (BMS) 來(lái)保護(hù)電池不受不允許的工作點(diǎn)的影響。

SINAMICS PCS 通過(guò)電廠側(cè)配套變壓器接入中壓電網(wǎng)行，可在 250 V 至 500 V 范圍內(nèi)自由選擇不同的額定電網(wǎng)電壓。從而 SINAMICS PCS 可使用不同的電池電壓。

SINAMICS PCS 柜的主要組件一覽

• 進(jìn)線(xiàn)柜 (LCM)
  進(jìn)線(xiàn)柜提供用戶(hù)側(cè)接入點(diǎn)。其中包括：低壓斷路器、電網(wǎng)側(cè)電壓測(cè)量和輔助電源接入點(diǎn)。
  此外，測(cè)試和傳輸端子排與控制模塊一起提供，并與高級(jí)別開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)連接。低壓斷路器具有集成的過(guò)載和短路保護(hù)功能。

• 有源濾波裝置 (AIM)
  有源濾波裝置包括柵極濾波器和可選交流側(cè)預(yù)充電電路以及電壓檢測(cè)裝置。

• 有源整流裝置 (ALM)
  有源整流裝置包括電網(wǎng)變頻器以及相關(guān)的開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制組件。
  有源整流裝置包含直流熔斷器和接線(xiàn)片，用于直流電源和/或電池儲(chǔ)能設(shè)備。

• 換熱器裝置 (HEM)
  換熱器裝置包含整個(gè)系統(tǒng)的再冷卻系統(tǒng)。這是系統(tǒng)側(cè)冷卻水供應(yīng)的連接點(diǎn)。

SINAMICS PCS，系統(tǒng)解決方案

功能

SINAMICS PCS 電網(wǎng)轉(zhuǎn)換器通過(guò)改變直流電壓來(lái)控制電池充放電過(guò)程。

如果 SINAMICS PCS 的直流電壓低于電池空載電壓，則將電能饋入電網(wǎng)。
否則，給電池充電。
如果轉(zhuǎn)換器處的直流電壓與電池空載電壓一致，則不發(fā)生能量流動(dòng)。

要饋入電網(wǎng)的有功功率控制器將疊加在電壓控制器上。另外，還可以選擇動(dòng)態(tài)有功功率的上限和下限值。此外，還有一個(gè)無(wú)功功率控制器。
上位開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)必須發(fā)布有功功率和無(wú)功功率的設(shè)定值以及有功功率的限值。

發(fā)生電壓驟降時(shí)，可以采用符合 VDE 4410 的方式，向電網(wǎng)施加 SINAMICS PCS 無(wú)功功率。公共直流環(huán)節(jié)中的直流電壓增加到電池的空載電壓。因此，電池不再供電。

集成

在系統(tǒng)方面，運(yùn)營(yíng)公司必須提供一種裝置，用于斷開(kāi)直流電源/電池儲(chǔ)給裝置（在 DC+ 和 DC-）直流連接的所有電極。這至少必須符合標(biāo)準(zhǔn) IEC 60947（斷路器、負(fù)載開(kāi)關(guān)、隔離開(kāi)關(guān)、負(fù)載隔離開(kāi)關(guān)和熔斷器保護(hù)式隔離開(kāi)關(guān)）的要求，并且必須適合建立安全的電氣斷開(kāi)點(diǎn)。直流電源/電池儲(chǔ)能裝置的設(shè)計(jì)和構(gòu)造必須確保其絕緣，且不直接接地。不允許將 DC+、DC- 或中心點(diǎn)電位接地。

為了符合 EMC 限值，如果需要，必須采取額外的措施（如濾波器、屏蔽電纜、金屬電纜管道等）。為此，建議根據(jù) CISPR 11 在電廠/系統(tǒng)側(cè)進(jìn)行測(cè)量。

電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)設(shè)計(jì)用于工業(yè)環(huán)境，應(yīng)在距離任何住宅環(huán)境至少 30m 的地方運(yùn)行。所用直流連接電纜的長(zhǎng)度不得過(guò) 60 m（系統(tǒng)的空間范圍）。在工業(yè)環(huán)境中，允許的排放水平很高。工業(yè)環(huán)境中使用的設(shè)備可能具有相對(duì)較高的發(fā)射干擾，但也需要具有較高的抗干擾性。
SINAMICS PCS 不適用于住宅區(qū)，因此無(wú)法確保此類(lèi)環(huán)境中的無(wú)線(xiàn)電接收適當(dāng)保護(hù)。

運(yùn)營(yíng)公司必須使用相應(yīng)的冗余和備份系統(tǒng)，來(lái)滿(mǎn)足整個(gè)系統(tǒng)的可用性要求。

SINAMICS PCS 非 UPS 系統(tǒng)。

SINAMICS PCS，系統(tǒng)概述

LCM 進(jìn)線(xiàn)柜

AIM 有源濾波裝置

ALM 有源整流裝置

HEM 換熱器裝置

CU320-2 上啟用的斷路器

C/D 控制，交流預(yù)充電（可選 L36）

E/F 反饋，交流預(yù)充電（可選 L36）

G/J 反饋，3WL 斷路器

K 3 AC 400 V 泵電源

L DC 24 V 控制電壓

組態(tài)

定義電網(wǎng)連接電壓和電池電壓

兩步配置系統(tǒng)：

• 選擇電池，以*利用轉(zhuǎn)換器的功率容量

• 選擇轉(zhuǎn)換器的電網(wǎng)連接電壓，以便連接特定電池

以下適用于額定電網(wǎng)連接電壓：

確定直流電壓極限和額定有功功率的公式

*小直流電壓UDCmin = 460 V + 1.56 x (UN AC - 250 V)

*直流電壓UDCmax = *小值 (1100 V; 2.7 × UN AC)

額定無(wú)功功率：PN = 1.74 kW/V × UN AC

額定電網(wǎng)連接電壓和直流電壓范圍一覽（圓整值）

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn) VDE-AR-N 4110，電網(wǎng)接入點(diǎn) (PCC) 可實(shí)現(xiàn)的有功功率 = 上表中的有功功率 PN 減去變壓器的功率損耗。

注
每個(gè) SINAMICS PCS 發(fā)電系統(tǒng)都必須使用變壓器。如果在一臺(tái)變壓器上運(yùn)行多個(gè) SINAMICS PCS 發(fā)電系統(tǒng)，會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)諧波增加以及系統(tǒng)之間的不良相互作用。并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，不能排除會(huì)有后續(xù)損壞。

根據(jù)額定電網(wǎng)連接電壓的變壓器一覽

變壓器必須將中壓調(diào)整為 SINAMICS PCS 的選定電網(wǎng)連接電壓。
實(shí)際電網(wǎng)電壓必須在 VDE-AR-N 4110 的公差范圍內(nèi)。不允許移動(dòng)此公差帶。因此，我們建議在變壓器的頂部電壓側(cè)提供有載分接開(kāi)關(guān)，以調(diào)整電壓。

變壓器的漏感：40 ... 45 μH ±5 %.必須提供柵極電抗器，以降低變壓器的漏感。

如果 SINAMICS PCS 在 IT 電網(wǎng)系統(tǒng)中運(yùn)行，則變壓器的二次側(cè)不得接地。

此外，變壓器必須滿(mǎn)足 VDE-AR-N 4110 第 6.2.2.6 節(jié)變壓器中規(guī)定的要求。

電池要求

電池電壓范圍必須在 SINAMICS PCS 的允許直流電壓限制范圍內(nèi)（請(qǐng)參見(jiàn)“額定電網(wǎng)連接電壓和直流電壓范圍一覽（圓整值）”）。

電池必須配備合適的直流熔斷器（在 DCP 和 DCN 中）和電池管理系統(tǒng) (BMS)，該系統(tǒng)可持續(xù)監(jiān)測(cè)蓄電池，并可通過(guò)直流接觸器斷開(kāi)電池的所有極 -無(wú)論是在正常操作中，還是在故障時(shí) - 參見(jiàn)操作手冊(cè)。

檢查直流熔斷器的適用性

SINAMICS PCS 直流連接的所有電極均采用 3NB2 型 SENTRON SITOR 半導(dǎo)體保護(hù)熔斷器進(jìn)行保護(hù)，該熔斷器在工廠安裝。

熔斷器根據(jù) SINAMICS PCS 的*允許直流電流設(shè)計(jì)，并保證直流側(cè)電網(wǎng)轉(zhuǎn)換器的短路保護(hù)。

在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，必須仔細(xì)檢查工廠安裝的直流熔斷器的額定電流是否適合特定的系統(tǒng)配置 - 參見(jiàn)操作手冊(cè)。

發(fā)電系統(tǒng)的解耦保護(hù)

解耦保護(hù)是發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分。SINAMICS PCS 具有集成去耦保護(hù)功能，包含在交付范圍內(nèi)。

支持以下保護(hù)功能：

• 電壓降低防護(hù) U< 和 U<<

• 電壓增加防護(hù) U> 和 U>>

• 頻率降低保護(hù) f<

• 頻率增加防護(hù) f> 和 f>>

根據(jù) VDE-AR-N-4120 發(fā)布的建議，解耦保護(hù)預(yù)*行了參數(shù)設(shè)置，需要時(shí)可在調(diào)試整個(gè)系統(tǒng)時(shí)進(jìn)行調(diào)整。
有關(guān)更多信息，請(qǐng)參見(jiàn)操作手冊(cè)。

預(yù)充電

SINAMICS PCS 可從交流電網(wǎng)（選件 L36）或直流電源預(yù)充電。

• 對(duì)于交流側(cè)的預(yù)充電（選件 L36），在電池接觸器閉合之前，SINAMICS PCS 的直流電壓必須首先與直流電源的空載電壓一致。電池接觸器必須由外部控制。

• 對(duì)于直流側(cè)的預(yù)充電，必須選擇不過(guò) 200 A 的直流電流（預(yù)充電電流）電路。
  只有在預(yù)充電過(guò)程完成、且直流電源直接連接到 SINAMICS PCS 的直流環(huán)節(jié)時(shí)，才允許打開(kāi) SINAMICS PCS。
  SINAMICS PCS 的脈沖只能在主電池接觸器閉合時(shí)啟用。
  對(duì)于直流側(cè)的預(yù)充電，必須在外部實(shí)施預(yù)充電操作的完整開(kāi)環(huán)控制。主電池接觸器只能在預(yù)充電完成后閉合，即 SINAMICS PCS 直流鏈路電壓與電池電壓相一致。
  要預(yù)充電的 SINAMICS PCS 直流環(huán)節(jié)電容器的電容可參考操作手冊(cè)。

遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn)（可選）

可根據(jù)請(qǐng)求通過(guò) SINEMA RC 和合適的 SCALANCE 路由器遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn) CU320-2。

電纜和接口

必須使用 EMC 屏蔽電源電纜，將 SINAMICS PCS 連接到相關(guān)變壓器和直流電源/電池儲(chǔ)能裝置。此外，我們建議開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制電路使用屏蔽電纜和導(dǎo)體。

更多信息，請(qǐng)參見(jiàn)操作手冊(cè)。