6ES73146EH040AB0參數(shù)詳細-西門子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，敞開式

SINAMICS PCS 逆變柜，用于工業(yè)電池存儲系統(tǒng)和靜態(tài)無功功率補償系統(tǒng) (STATCOM) 1)，屬于 SINAMICS 機柜裝置。

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系統(tǒng)或靜態(tài)補償系統(tǒng)的工業(yè)終端客戶的理想選擇1)。

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

1) 根據(jù)要求

亮點

• 結(jié)構(gòu)緊湊

• 高性能

• 可靠性

• 選型和組態(tài)簡便

• 快速調(diào)試

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

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

• 設(shè)計用于工業(yè)和公共電網(wǎng)系統(tǒng)中的可靠線路運行

• 將電池存儲設(shè)備連接到工業(yè)或公共中壓電網(wǎng)

• 經(jīng)過技術(shù)優(yōu)化的系列設(shè)備，采用久經(jīng)驗證的 SINAMICS S120 系列標準組件，備件種類顯著減少

• 選型、組態(tài)和訂購都非常簡便，只有一個訂貨號，統(tǒng)一的客戶文檔

• 高效液體冷卻，可用于苛刻環(huán)境

• 通過高效液體冷卻，實現(xiàn)無源組件的*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 標配一個 PROFINET 接口

• 線路連接符合 VDE-AR-N 4110 規(guī)定的單元證書，從而簡化了工廠，加快項目規(guī)劃和實施

• 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，符合標準 VDE-AR-N 4110。這包括將固定電池儲能設(shè)備連接到公共電網(wǎng)和非公共中壓電網(wǎng)的裝置證書，其電壓質(zhì)量符合標準 EN 50160。

除電網(wǎng)變頻器外，還需要一個中壓變壓器、一個帶有電池管理系統(tǒng) (BMS) 的固定式電池儲能設(shè)備以及上位開環(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 (GCP) 連接到中壓電網(wǎng)。

SINAMICS PCS 可用于補償工業(yè)電網(wǎng)中的無功功率，以符合電網(wǎng)運營商規(guī)定的功率因數(shù)。這意味著可以優(yōu)化能源成本。

對于發(fā)電系統(tǒng)和電池儲能設(shè)備，必須使用系統(tǒng)證書驗證符合性。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，可大大減少發(fā)電系統(tǒng)費用。用戶負責(zé)整個系統(tǒng)。

經(jīng)的 MATLAB/Simu 仿真模型可用于電廠仿真。

目標行業(yè)和典型應(yīng)用

用戶側(cè)儲能應(yīng)用（工業(yè)），如：

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

• 能源管理：通過電池儲能系統(tǒng)的充/放電管理，實現(xiàn)穩(wěn)定的電能供應(yīng)，以避免負載峰值

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

• 通過儲存可再生能源（如光伏），優(yōu)化自身能源消耗

• STATCOM：靜態(tài)無功補償系統(tǒng)1)

• 利用電池儲能裝置，提高供電質(zhì)量

供電側(cè)儲能應(yīng)用（能源和智能電網(wǎng)），如：

• 電池儲能裝置，以覆蓋峰值負載

• 通過使用電池儲能和提供無功功率，調(diào)節(jié)頻率，穩(wěn)定電網(wǎng)電壓，來實現(xiàn)電網(wǎng)穩(wěn)定

• 通過提供啟動電能，實現(xiàn)電廠的黑啟動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)電機容量

• STATCOM：靜態(tài)無功補償系統(tǒng)1)

1) 根據(jù)要求

設(shè)計

SINAMICS PCS，控制柜，4 門，敞開式

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

SINAMICS PCS 的硬件相關(guān)功能在控制模塊 CU320-2 中實現(xiàn)?？蛻籼囟ǖ拈_環(huán)控制系統(tǒng)（如 SIMATIC S7）必須疊加在控制模塊 CU320-2 上。高級別開環(huán)控制系統(tǒng)的基本任務(wù)是控制 SINAMICS PCS（打開/關(guān)閉），以及輸入電力公司規(guī)定的整定值和限值。對于涉及電池存儲設(shè)備的應(yīng)用，需要電池管理系統(tǒng) (BMS) 來保護電池不受不允許的工作點的影響。

SINAMICS PCS 通過電廠側(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

• 進線柜 (LCM)
  進線柜提供用戶側(cè)接入點。其中包括：低壓斷路器、電網(wǎng)側(cè)電壓測量和輔助電源接入點。
  此外，測試和傳輸端子排與控制模塊一起提供，并與高級別開環(huán)控制系統(tǒng)連接。低壓斷路器具有集成的過載和短路保護功能。

• 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片，用于直流電源和/或電池儲能設(shè)備。

• 換熱器裝置 (HEM)
  換熱器裝置包含整個系統(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。

SINAMICS PCS，系統(tǒng)解決方案

功能

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

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。

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，還可以選擇動態(tài)有功功率的上限和下限值。此外，還有一個無功功率控制器。
上位開環(huán)控制系統(tǒng)必須發(fā)布有功功率和無功功率的設(shè)定值以及有功功率的限值。

發(fā)生電壓驟降時，可以采用符合 VDE 4410 的方式，向電網(wǎng)施加 SINAMICS PCS 無功功率。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，運營公司必須提供一種裝置，用于斷開直流電源/電池儲給裝置（在 DC+ 和 DC-）直流連接的所有電極。這至少必須符合標準 IEC 60947（斷路器、負載開關(guān)、隔離開關(guān)、負載隔離開關(guān)和熔斷器保護式隔離開關(guān)）的要求，并且必須適合建立安全的電氣斷開點。直流電源/電池儲能裝置的設(shè)計和構(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)進行測量。

電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)設(shè)計用于工業(yè)環(huán)境，應(yīng)在距離任何住宅環(huán)境至少 30m 的地方運行。所用直流連接電纜的長度不得過 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)，因此無法確保此類環(huán)境中的無線電接收適當(dāng)保護。

運營公司必須使用相應(yīng)的冗余和備份系統(tǒng)，來滿足整個系統(tǒng)的可用性要求。

SINAMICS PCS 非 UPS 系統(tǒng)。

SINAMICS PCS，系統(tǒng)概述

LCM 進線柜

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)標準 VDE-AR-N 4110，電網(wǎng)接入點 (PCC) 可實現(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 SINAMICS PCS 發(fā)電系統(tǒng)都必須使用變壓器。如果在一臺變壓器上運行多個 SINAMICS PCS 發(fā)電系統(tǒng)，會導(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)運行時，不能排除會有后續(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)中運行，則變壓器的二次側(cè)不得接地。

此外，變壓器必須滿足 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)（請參見“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)測蓄電池，并可通過直流接觸器斷開電池的所有極 -無論是在正常操作中，還是在故障時 - 參見操作手冊。

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)體保護熔斷器進行保護，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，并保證直流側(cè)電網(wǎng)轉(zhuǎn)換器的短路保護。

在設(shè)計系統(tǒng)時，必須仔細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 - 參見操作手冊。

發(fā)電系統(tǒng)的解耦保護

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

支持以下保護功能：

• 電壓降低防護 U< 和 U<<

• 電壓增加防護 U> 和 U>>

• 頻率降低保護 f<

• 頻率增加防護 f> 和 f>>

根據(jù) VDE-AR-N-4120 發(fā)布的建議，解耦保護預(yù)*行了參數(shù)設(shè)置，需要時可在調(diào)試整個系統(tǒng)時進行調(diào)整。
有關(guān)更多信息，請參見操作手冊。

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。

• 對于直流側(cè)的預(yù)充電，必須選擇不過 200 A 的直流電流（預(yù)充電電流）電路。
  只有在預(yù)充電過程完成、且直流電源直接連接到 SINAMICS PCS 的直流環(huán)節(jié)時，才允許打開 SINAMICS PCS。
  SINAMICS PCS 的脈沖只能在主電池接觸器閉合時啟用。
  對于直流側(cè)的預(yù)充電，必須在外部實施預(yù)充電操作的完整開環(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。

遠程訪問（可選）

可根據(jù)請求通過 SINEMA RC 和合適的 SCALANCE 路由器遠程訪問 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/電池儲能裝置。此外，我們建議開環(huán)和閉環(huán)控制電路使用屏蔽電纜和導(dǎo)體。

更多信息，請參見操作手冊。