Wyjaśnienie przełączania STS poniżej 10 ms: MS-MPPT400-2 vs MS-TS500-2

Dziesięć milisekund, które decydują o tym, czy witryna będzie zasilana

Awaria sieci nie ogłasza się sama. W pewnym momencie witryna czerpie z narzędzia; w następnej następuje spadek napięcia i każde obciążenie znajdujące się za nim jest narażone na przerwę, której nie jest w stanie tolerować. W przypadku centrum danych, chłodni lub linii produkcyjnej znajdującej się w połowie cyklu luka ta musi zostać zamknięta w ciągu jednocyfrowych milisekund – nie sekund, nie „tak szybko, jak generator może się rozkręcić”. To jest specyficzny problem inżynieryjny, który rozwiązuje warstwa STS (static transfer switch) i dlatego platforma Deye MC-L430 opiera się na dwóch specjalnie zaprojektowanych szafach: MS-MPPT400-2 i MS-TS500-2, obie przystosowane do transferu poniżej 10 ms.

Te dwie szafy wyglądają podobnie w arkuszu danych — obie obsługują sieć, generator i wyłączniki obciążenia; oba zapewniają jednocyfrowe przełączanie w milisekundach — ale rozwiązują różne problemy. Jeden łączy wejście PV z przełączaniem w jednej obudowie. Druga to dedykowana szafa rozdzielcza o większej wydajności, pozbawiona w ogóle funkcji fotowoltaicznej. Właściwe dokonanie tego rozróżnienia decyduje o tym, czy architektura przełączania witryny faktycznie pasuje do jej miksu generacji.

Co właściwie robi statyczny przełącznik transferu

Statyczny przełącznik zasilania nie porusza styków mechanicznie w sposób, w jaki robi to tradycyjny automatyczny przełącznik zasilania. Wykorzystuje przełączanie półprzewodnikowe do wykrywania awarii źródła i przekierowywania obciążenia do alternatywnego źródła, zanim obciążenie zauważy przerwę. Taki jest mechanizm stojący za platformą ≤10ms czas przełączania pomiędzy pracą w sieci i poza siecią — na tyle szybki, że większość wrażliwych odbiorników elektronicznych w ogóle nie rejestruje przejścia.

Zarówno MS-MPPT400-2, jak i MS-TS500-2 są zbudowane wokół tego samego rdzenia przełączającego, ale każda szafa inaczej rozmieszcza wokół siebie wyłączniki, w zależności od tego, co jeszcze musi współdzielić obudowę.

MS-MPPT400-2: Przełączanie i wejście solarne w jednej szafce

MS-MPPT400-2 łączy w sobie dwie funkcje, które w innym przypadku wymagałyby oddzielnego sprzętu: dwukanałowy stopień MPPT obsługujący do 400 kW mocy wejściowej PV (2 x 200 kW) oraz stopień STS o mocy 400 kW na połączeniach obciążenia, sieci i silnika olejowego. Po stronie fotowoltaicznej pracuje przy maksymalnym napięciu wejściowym 800 V DC, zakresie napięcia MPPT 180–750 V DC i napięciu rozruchowym 200 V — wystarczająco szerokim, aby pomieścić szereg konfiguracji stringów bez oddzielnego falownika fotowoltaicznego.

Układ wyłączników wewnątrz szafy odzwierciedla tę podwójną rolę: dedykowany wyłącznik MPPT i wyłącznik sieciowy znajdują się obok wyłącznika obejściowego, wyłącznika generatora, wyłącznika obciążenia i wyłącznika PCS – wszystko koordynowane przez wewnętrzną logikę STS. To mnóstwo inteligencji przełączającej zamkniętej w jednej obudowie o wymiarach 1000 x 1000 x 2450 mm i właśnie dlatego ta szafa pojawia się w układach ze sprzężeniem prądu stałego, w których fotowoltaika, akumulator i przełączniki muszą dzielić pojedynczy punkt połączenia AC, a nie trzy oddzielne szafy.

MS-TS500-2: Dedykowana szafa rozdzielcza do większych obciążeń

MS-TS500-2 całkowicie rezygnuje z funkcji PV i skupia się na jednym zadaniu: przełączaniu pomiędzy siecią, generatorem i obciążeniem przy wyższych wartościach znamionowych, niż może zaoferować szafa zintegrowana z MPPT. Jego moc znamionowa wynosi 500 kW na połączeniach obciążenia, sieci i silnika olejowego — o 100 kW więcej miejsca nad głową niż MS-MPPT400-2 — z szyną zbiorczą o natężeniu 1000 A i szynami odgałęzionymi o natężeniu 200 A, przy napięciu izolacji 1000 V DC.

Praktyczna lektura: jeśli w lokalizacji instalacja fotowoltaiczna jest już obsługiwana przez oddzielną szafę MPPT ze sprzężeniem prądu stałego lub w ogóle nie ma instalacji fotowoltaicznej – na przykład w przypadku wdrożenia zasilania awaryjnego składającego się wyłącznie z baterii i generatora – MS-TS500-2 zapewnia większą zdolność przełączania bez płacenia za stopień fotowoltaiczny, który pozostałby nieużywany.

Wybór między nimi w oparciu o topologię miejsca

Decyzja zazwyczaj sprowadza się do tego, ile funkcji musi objąć pojedyncza szafa i ile mocy przełączania faktycznie wymaga obciążenie. Instalacja zasilania rezerwowego chroniąca obciążenia krytyczne w konfiguracji szafy N≤2 zazwyczaj łączy szafy akumulatorowe z MS-TS500-2 umieszczonym pomiędzy zespołem akumulatorów skoordynowanym z EMS a transformatorem — w tym konkretnym łańcuchu nie ma fotowoltaiki, więc nie ma powodu nosić sprzętu MPPT.

Z kolei mikrosieć fotowoltaiczna z generatorem magazynującym ma tendencję do prowadzenia przez MS-MPPT400-2, ponieważ i tak potrzebuje stopnia wejściowego PV, a zintegrowany STS oznacza jedną szafę mniej do zainstalowania, okablowania i uruchomienia. W przypadku instalacji poza siecią zasilanych silnikiem wysokoprężnym ten sam MS-MPPT400-2 obsługuje wszystkie trzy ścieżki przesyłu — sieć, generator i akumulator fotowoltaiczny — z jednej obudowy, utrzymując zwartą topologię przełączania nawet w przypadku, gdy miks wytwarzania staje się bardziej złożony.

Żadna z szaf nie działa w oderwaniu od warstwy EMS. Zarówno raportują stan, jak i akceptują sygnały sterujące przez tę samą sieć szkieletową RS485/Modbus TCP/DIDO, z której korzysta reszta platformy, co pozwala EMS koordynować decyzję o transferze na podstawie stanu naładowania akumulatora i priorytetu obciążenia, zamiast przełączać wyłącznie na progu napięcia.

Dlaczego mniej niż 10 ms ma większe znaczenie, niż się wydaje

Dziesięć milisekund to mniej więcej połowa cyklu przy 50 Hz. Próg ten nie jest arbitralny — ustala się go zgodnie z tolerancją pracy sprzętu, który najprawdopodobniej ulegnie uszkodzeniu lub zakłóceniom w wyniku przerwy: napędy o zmiennej częstotliwości, obciążenia IT wspierane przez UPS i precyzyjne sterowniki produkcyjne, które traktują każdy spadek napięcia jako stan awaryjny i wyłączają się w sposób defensywny. Przełącznik, który zajmuje 100 ms, a nawet 50 ms, nadal może spowodować wyłączenie obronne, mimo że technicznie rzecz biorąc, moc nigdy nie zanikła całkowicie.

Z tego też powodu funkcja przełączania jest traktowana jako osobna kategoria sprzętu, a nie wbudowana w PCS lub szafę bateryjną. Izolowanie go w dedykowanej szafce wyposażonej w STS — niezależnie od tego, czy jest to MS-MPPT400-2, czy MS-TS500-2 — oznacza, że ​​decyzja o przełączeniu nie musi czekać na logikę po stronie akumulatora lub synchronizację PCS, skąd w praktyce wynika liczba poniżej 10 ms.

Aby uzyskać głębszy opis architektury kanałów i specyfikacji przełączania stojących za tą generacją sprzętu, należy zapoznać się z platformą Zestawienie specyfikacji 8-kanałowego MPPT i 500 kW STS opisuje bardziej szczegółowo sprzęt przełączający. W przypadku zespołów oceniających, jak ta warstwa przełączania pasuje do pełnego wdrożenia baterii, szersza Oferta rozwiązań C&I ESS to punkt wyjścia do dopasowywania liczby szafek, trybu łączenia i wydajności przełączania do określonej lokalizacji.