Isto requer circuitos de controlo com tensões de alimentação individuais e isoladas para cada célula ou conjunto de células. Para conjuntos de baterias que operam com tensões nominais até 48 V, esta tensão de alimentação pode ser gerada utilizando conversores CC/CC industriais standard que oferecem um isolamento de 500 V ou 1600 V.
No entanto, para sistemas de maior potência ligados à rede CA e que oferecem capacidades de armazenamento de energia de centenas de kWh ou mesmo de vários MWh, a tensão nos conjuntos de baterias pode atingir entre 600 V e 800 V, exigindo soluções com barreiras de isolamento muito mais elevadas.
Este cliente procurava uma solução que cumprisse os requisitos de sobretensão da Categoria III e isolamento de 4 kV. Cada circuito de monitorização da bateria necessitava de um conversor de 30 W e, com centenas de conversores ligados em paralelo, a corrente de fuga total entre eles representava outro desafio.
A baixa capacidade de isolamento reforça a imunidade ao ruído.
Para este projecto, a P-DUKE, que oferece famílias de conversores médicos com isolamento até 5 kV, ultrapassando mesmo os 4 kV exigidos, escolheu o MPD30-24S12, que gera a tensão de alimentação necessária de 12 V/30 W a partir do barramento CC de 24 V. Toda a gama de produtos P-DUKE é distribuída em Espanha e Portugal pela Electrónica OLFER.
Os conversores CC/CC industriais típicos de 30 W podem ter uma capacitância de entrada para saída até 1500 pF. Quando, como neste caso, existem até 200 conversores em paralelo, a capacidade total entre as células da bateria (ligadas à rede CA através de carregadores) e o barramento de 24 V pode atingir 300 nF, resultando em correntes superiores a 20 mA. Correntes acima de 10 mA podem provocar choques elétricos graves e acidentes. O MPD30-24S12 possui uma capacitância de entrada para saída de apenas 20 pF; com 200 conversores em paralelo, a capacitância total é de apenas 4 nF e a corrente de fuga é inferior a 1 mA.
Esta capacitância muito baixa também impede que o acoplamento transitório ou o ruído do lado CA/bateria dos conversores afetem os sinais de comunicação sensíveis do sistema central de gestão de baterias.
Esta solução cumpre os requisitos de isolamento de 4 kV e baixa corrente de fuga. Para a comunicação dentro da instalação, o controlador central do BMS utiliza um router Wi-Fi, alimentado via Ethernet por uma fonte de 53 V e 25 W. Dependendo da instalação final, a tensão de alimentação pode ser gerada a partir da rede elétrica de 230 V CA ou do barramento interno de 24 V CC.
Para 230 V CA, pode ser utilizado um conversor da família TSD30. Uma versão para calha DIN também está disponível para facilitar a montagem no bastidor do controlador.
Projetos bem-sucedidos:
É possível gerar 53 V a partir de um barramento de 24 VCC utilizando um conversor da família RCD30 com uma saída reduzida de 54 V para 53 V. Também está disponível com dissipador de calor integrado para facilitar o arrefecimento.
Os sistemas de armazenamento de baterias em grande escala podem beneficiar da utilização dos produtos P-DUKE:
A família MPD30/MPD30W é uma série de conversores CC/CC de 30 W, disponível no catálogo de produtos da OLFER Electronics. Apresentam uma tensão de isolamento CA reforçada de 5000 V, atendendo aos requisitos de aplicações médicas.
Estão disponíveis com diferentes gamas de tensão de entrada e oferecem saídas simples ou duplas. A família está classificada para 2 MOPP e tem distâncias de isolamento e fuga de 8 mm. Isto torna-os ideais não só para equipamentos médicos, mas também para outras aplicações que exijam um elevado isolamento e uma capacitância de entrada para saída muito baixa.
A família TDD30 é uma solução CA/CC pronta a utilizar em aplicações de calha DIN. Tal como a família RCD30W, oferece diferentes tensões de saída e opções de montagem para uma vasta gama de aplicações.
Autor: Departamento de Marketing da P-DUKE.
Tradução: Departamento de Marketing da OLFER Electronics.
