「二重炭素」目標の推進の下で、大規模なエネルギー貯蔵発電所の建設は高速道路に入った。2023年7月1日から正式に実施されるエネルギー貯蔵安全新国標「電気化学エネルギー貯蔵発電所安全規程」の要求:エネルギー貯蔵システムはリアルタイム監視、高速切断、双方向エネルギー管理などの能力を備えなければならない。国家エネルギー局などの部門は2025年4月に共同で「電気化学貯蔵エネルギーの安全管理強化に関する仕事に関する通知」を発表し、基準規範の整備、安全管理責任の実行などの面での仕事をさらに強調した。これは、バッテリー管理システム(BMS)と双方向コンバータ(PCS)の連携が、発電所の安全で効率的な運転を保障する鍵になることを意味する。
双方向コンバータとその役割と特徴
双方向コンバータは電気エネルギーの双方向変換を実現できる電力電子機器であり、交流電力(AC)と直流電力(DC)の間で柔軟に切り替えることができ、エネルギー貯蔵システム、電気自動車及び再生可能エネルギー分野に広く応用されている。
エネルギー貯蔵所では、双方向コンバータ(PCS、Power Conversion System)は電池と電力網の間のコアデバイスである。それは電力半導体装置(例えばIGBT、MOSFET)のスイッチング制御を通じて、PWM変調技術を結合して、電気エネルギーの双方向流動を実現する:
充電モード(AC-DC整流モード):電力網交流を直流に変換し、電池パックを充電する、
放電モード(DC-ACインバータモード):電池直流を交流に変換し、電力網に輸送したり、交流設備に使用したりする。
エネルギー貯蔵装置のシステムトポロジー図
一方向インバータと異なり、エネルギー貯蔵PCSは充放電管理機能を統合し、充放電モードを頻繁に切り替え、異なるモードで安定した運転を維持する必要がある。このような双方向エネルギー相互作用は、電流検出の高精度、広いダイナミックレンジ、高速応答と耐干渉能力に対してより高い要求を提出した。検出が遅れたり精度が不足したりすると、電池の過充電、電力網の電力品質が低下し、システムレベルの安全事故を引き起こす可能性があります。
技術的要件:電流検出の高い基準
PCSとBMSの共同シナリオでは、電流センサは以下を満たす必要がある:
広いレンジと高精度:ミリアンペア級の待機電流を監視することができ、また数百アンペアの充放電主回路をカバーすることができる。
広い帯域幅と迅速な応答:ミリ秒レベルで電流突然変異を正確に捕捉することを確保する。
電気的隔離と安全防護:高圧主回路が制御板に干渉することを避け、設備と人員の安全を保障する。
業界シナリオの比較
電流検出はPCSにおける重要な技術の一つであり、システムの制御精度と安定性に影響を与える。一般的な電流検出技術には、抵抗サンプリングとホールセンササンプリングが含まれる。従来の抵抗分流器は高精度を備えているが、高圧、大電流条件下では発熱しやすく、安全隔離性能が限られている、磁束門類センサーは精度が高いが、体積が大きく、コストが高く、システム統合に不利である。業界では、高性能とシステム経済性を両立させるソリューションが必要です。
コアセンCR 1 Vの概要
コア森電子が発売したCR 1 Vシリーズ電流センサの高精度ホール閉ループセンサ:
プロパティ
Hall原理に基づく閉ループ(補償)電流センサ
元辺と副辺の間の絶縁
原材料がUL 94-V 0に適合
優れた線形度
優れた精度
低温漂亮
挿入損失なし
実行基準:
IEC 60664-1: 2020
IEC 61800-5-1: 2022
IEC 62109-1: 2010
工業応用分野
交流周波数変換速度調整、サーボモータ
無停電電源(UPS)
直流モータ駆動の静止式コンバータ
スイッチング電源(SMPS)
電気溶接機の電源
バッテリー管理
風力エネルギー変換器
試験と測定設備
上記のパラメータテーブルから、CR 1 Vはそれぞれ次のように適用されて配置されていることがわかります。
1.双方向コンバータ(PCS)への応用
コア要件:
両方向電流(充電/放電モード切替)を正確に測定する。
高速に切り替わる電流波形を追跡するために、高帯域幅。
高隔離電圧はシステムの安全を確保する(エネルギー貯蔵PCSは通常数百ボルト直流母線電圧に関わる)。
CR 1 V PB 00の整合性:
双方向測定能力:
すべてのモデル(CR 1 V 6/15/25 PB 00)の測定範囲は±値(±6 A,±15 A,±25 A)である。
出力電圧式Vout=2.5±(0.625*Ip/Im)は、正負電流出力(2.5 Vが中点)を明確にサポートする。
高動的応答:
追跡時間はわずか1μs(@90%Im、di/dt=50 A/μs)、帯域幅は200 kHzであり、PCS高周波スイッチング電流を正確に捉えることができる。
安全な隔離:
元副辺絶縁耐圧AC 2.5 kV/50 Hz/1 min、過渡耐圧9 kV。
沿電距離15.5 mm、電気ギャップ6.35 mm、600 Vシステム基本絶縁(IEC 61800-5-1、CAT III、PD 2)を満たし、直流母線電流検出に直接使用できる。
アプリケーション領域の直接照合:
仕様書には、「バッテリ管理」と「風力変換器」(トポロジはエネルギー貯蔵PCSと類似)が明記されており、そのようなシーンに対して設計されていることを証明している。
2.電池管理システム(BMS)への応用
コア要件:
バッテリーの充放電電流(双方向)を監視する。
高精度測定(SOC推定依存電流積分)
低温漂亮は全温度範囲の精度を保証する。
CR 1 V PB 00の整合性:
高精度と低温漂亮:
全レンジ精度±0.7%(不調電圧を含まない)。
利得温度漂±0.05%/℃、不調電圧温度漂±0.05 mV/℃(-40℃~ 85℃)、広い温度範囲内の電流測定の安定を確保する。
双方向電流検出:
同様に±Im範囲と出力電圧公式により充放電電流区分を支持する。
低挿入損失:
1辺の抵抗は極めて小さく(単巻きは0.18 mΩのみ)、電池回路の効率にほとんど影響しない。
コンパクト性とセキュリティ:
質量はわずか10 gで、サイズは小さく、電池モジュールに統合しやすい。
UL 94−V 0難燃性材料であり、電池システムの安全要求に適合する。
結論
政策の高圧と市場拡大の二重駆動の下で、エネルギー貯蔵システムはPCSとBMSの協同に対してかつてない挑戦を提出した。CRIV PB 00シリーズはその双方向測定、高精度、安全隔離及び動的応答特性により、エネルギー貯蔵発電所におけるPCSとBMS電流検出の理想的な選択であり、エネルギー貯蔵発電所の安全と効率的な運転に堅固な保障を提供した。