Рекуперация электроэнергии при проведении испытаний: решения и оборудование

При небольших мощностях генерации получаемая электроэнергия может быть преобразована в тепло. При возрастании мощности испытываемых устройств свыше 5–10 кВт такой способ утилизации электроэнергии становится труднореализуемым. Очевидно желание передать выработанную электроэнергию в сеть общего пользования и таким образом исключить затраты потребителей на электроснабжение и утилизировать электроэнергию, получаемую при испытаниях энергетических установок (рис. 1).

Рис. 1. Возвращение получаемой энергии в сеть общего пользования

«ТЕСТПРИБОР» предлагает новое оборудование производства компании Chroma ATE, предназначенное для испытаний преобразовательных и энергетических установок и позволяющее рекуперировать энергию, получаемую в ходе тестирования, в энергетическую сеть общего пользования.

Преобразователи серии Chroma 61800

Преобразователи серии Chroma 61800 — четырехквадрантные усилители мощностью 45/60 кВт с возможностью совместной работы нескольких устройств общей мощностью до 300 кВт. Данные устройства представляют собой двунаправленный силовой AC/AC-преобразователь, способный действовать как в режиме программируемого источника переменного тока в диапазоне частот от 30 до 100 Гц, так и в режиме электронной нагрузки переменного тока с регенерацией энергии от локального источника в сеть энергоснабжения. Преобразователь Chroma 61800 дает пользователю возможность имитировать условия работы автономных генерирующих устройств во взаимодействии с реальной энергетической системой. Поддерживаемые параметры включают изменение частоты, фазового угла, амплитуды напряжения, кратковременных провалов напряжения как в однофазном, так и в трехфазном режиме. Позволяют с легкостью имитировать асимметричные трехфазные состояния. И самое главное, функция регенерации энергии от локального источника в сеть общего пользования обеспечивает эффективную экономию, так как энергия, производимая тестируемым прибором, возвращается в сеть, а не рассеивается в виде тепла в ходе испытаний (рис. 2).

Рис. 2. Передача электроэнергии преобразователем Chroma 61800

Преобразователь Chroma 61800 также позволяет проводить испытания локальных электросетей и предельных значений параметров их работы в таких режимах, как испытание зарядки электромобиля от сети (V2G) и испытание энергоаккумулирующих систем (систем бесперебойного электроснабжения) (ESS).

Применение преобразователя Chroma 61800 не ограничивается использованием во время исследовательских и конструкторских работ. Он также может применяться при испытаниях электрических генераторов средней и большой мощности и распределительных устройств, решая проблему утилизации большой генерируемой электрической мощности ее рекуперацией в сеть электроснабжения общего пользования (рис. 3).

Рис. 3. Тестирование локальных источников питания преобразователем Chroma 61800

Преобразователь Chroma 61800 отвечает следующим нормам, разработанным для испытаний сетевых дискретных генераторов, таким как IEEE 1547/IEC 61000-3-15/IEC 62116:

• Испытание отклонением напряжения.
• Испытание отклонением частоты.
• Испытание работы в сети электроснабжения.
• Испытание способности непрерывного энергоснабжения на недостатке генерируемой мощности в локальной сети.
• Испытание защищенности (IEC 61000-4-11/-4-34).
• Испытание в предельных условиях (IEC 61000-3-2/-3-3).

Регенерирующая тестовая система для аккумуляторных батарей Chroma 17030

Регенерирующая тестовая система (РТС) для аккумуляторных батарей Chroma 17030 способна существенно снизить энергопотребление при проведении испытаний и тренировок аккумуляторных батарей, особенно большой мощности, что в конечном счете снижает расходы на электроэнергию, тепловыделение и негативное воздействие на окружающую среду. Архитектура системы позволяет производить разряд таким образом, чтобы обеспечить рециркуляцию энергии, накопленной в аккумуляторной батарее.

Рис. 4. Тестирование и тренировка аккумуляторных батарей при помощи Chroma 17030

Первоначально мощность отбирается от сети переменного тока общего пользования и подается на входные клеммы РТС. РТС осуществляет заряд аккумуляторной батареи, при этом контролируются параметры (напряжение, зарядный ток и др.). При последующем разряде высвобождаемая мощность поступает обратно в РТС и распределяется в зависимости от требований максимальной энергоэффективности, конфигурации и схемы включения, питая внутреннюю нагрузку потребителя, используясь для заряда других подключенных аккумуляторных батарей, или возвращается в сеть общего пользования.

Регенерируемая энергия характеризуется:

• коэффициентом нелинейных искажений (THD) менее 5% при номинальной мощности;
• коэффициентом мощности более 0,9 при номинальной мощности;
• КПД выше 85% при работе выше 20% номинальной мощности (рис. 5).

Рис. 5. Возврат энергии аккумуляторной батареи в сеть переменного тока при помощи тестовой системы Chroma 17030

РТС могут применяться как при входном контроле, так и при всех видах испытаний аккумуляторных батарей в ходе их производства и при изготовлении изделий, в составе которых имеются аккумуляторные батареи.

Типы испытываемых устройств:

• батарейные модули электрического автотранспорта;
• электрические скутеры, велосипеды;
• источники бесперебойного питания (UPS);
• электрический садовый инструмент;
• батареи накопителей электроэнергии;
• мощный ручной инструмент;
• автомобильные аккумуляторы;
• свинцово‑кислотные аккумуляторы.

Для проверки автомобильных аккумуляторных батарей РТС включают функцию имитации ездового цикла. Поскольку автомобильные аккумуляторы используются в короткие и нерегулярные интервалы времени, в программе РТС есть возможность создавать непрерывные быстрые (до 50 мс) переходы между максимальным зарядом и максимальным разрядом (или максимальным разрядом и максимальным зарядом). Эта функция позволяет производить заряд/разряд в режиме моделирования реальных сценариев движения.

Система может быть выполнена как многоканальная (рис. 6), что позволяет:

• параллельно испытывать батареи различной емкости;
• поддерживать в базовой конфигурации аккумуляторные батареи различной емкости;
• объединять батареи в группы разной емкости.

Рис. 6. Прием электроэнергии от различных типов источников

Эта функция обеспечивает максимальную гибкость, сочетая большое число каналов и высокую скорость тестирования.