Чи потребує заміна діодів енергетичного обладнання перенастроювання BMS?

1, Функціональне розташування та вплив несправності діодів в енергетичних системах
(1) Основна функція: від базового захисту до контролю на рівні системи
Захист від зворотної полярності: у системі постійного струму діоди запобігають зміні полярності джерела живлення завдяки характеристикам односпрямованої провідності, таким чином уникаючи перегоряння обладнання через зворотний струм. Наприклад, проект ДБЖ у центрі обробки даних зазнав прямого пошкодження модуля випрямляча під час неправильної роботи через коротке замикання в антиреверсивному діоді, що призвело до втрати понад 500 000 юанів.
Контроль передачі енергії: у фотоелектричних інверторах і драйверах двигунів діоди утворюють випрямні мости або схеми вільного ходу для забезпечення односпрямованого потоку енергії. Випробування проекту перетворювача енергії вітру показало, що після короткого замикання діода температура з’єднання суміжних силових пристроїв піднялася з 85 градусів до 200 градусів протягом 2 секунд, викликаючи тепловий розбіг ланцюга.
Фіксатор напруги та захист від перенапруги: діоди TVS обмежують перехідну перенапругу через характеристики лавинного пробою для захисту нижчого ланцюга. Через коротке замикання діода TVS у певному проекті фотоелектричної матриці вихідна напруга компонентів злетіла до 1000 В (номінальна напруга 600 В), що спричинило-масштабні збої інвертора.
(2) Режими відмови та наслідки на рівні системи
Несправність короткого замикання: викликає зміну шляху струму, що призводить до локального перегріву або відмови механізмів захисту. Наприклад, у певному проекті інвертора для електромобілів через коротке замикання в діоді вільного ходу зворотна електрорушійна сила двигуна була застосована безпосередньо до силового пристрою, що призвело до вибуху модуля IGBT протягом 100 мкс.
Помилка відкритого ланцюга: спричиняє переривання передачі енергії або втрату функції захисту. Певний проект схеми балансування батареї накопичувача енергії спричинив перевантаження та вигоряння інших діодів через розрив одного діода, що призвело до перезаряду акумуляторної батареї.
Зміщення параметрів: після-тривалої роботи зміни таких параметрів, як пряме падіння напруги та час зворотного відновлення діодів, можуть вплинути на точність вибірки напруги BMS. Наприклад, у проекті фотоелектричного інвертора сталася помилка вибірки напруги 5% через старіння діода, що викликало помилкове відключення захисту.
2. Взаємозв'язок між конфігурацією BMS і параметрами діода
(1) Відповідність параметрів апаратного рівня
Діапазон моніторингу напруги: схема вибірки напруги BMS має покривати падіння напруги провідності діода (наприклад, діод Шотткі приблизно 0,3 В, діод SiC приблизно 0,7 В). Якщо замінити діод із більшим падінням напруги (наприклад, звичайний кремнієвий діод приблизно 1,2 В), BMS може неправильно визначити, що напруга акумулятора занадто низька.
Точність моніторингу струму: пряме падіння напруги діода лінійно пов’язане зі струмом (Vf=Ir+V0). У разі заміни діодами з іншим внутрішнім опором значення струму, розраховане BMS методом падіння напруги, може відхилятися більш ніж на 10%, впливаючи на налаштування порогу захисту від надточного струму.
Коефіцієнт температурної компенсації: пряме падіння напруги діода змінюється залежно від температури (типове значення -2 мВ/градус). Якщо BMS не відкалібровано для температурного коефіцієнта нового діода, це може призвести до хибних значень вибірки високої напруги в середовищах з низькою температурою, спрацьовуючи захист від перезаряду.
(2) Адаптація алгоритму на програмному рівні
Модель оцінки SOC: метод інтегрування ампер-годин потрібно поєднати з падінням напруги на діоді, щоб виправити значення струму. Якщо параметри моделі не оновлювати після заміни діода, похибка оцінки SOC може збільшитися від ± 3% до ± 8%.
Стратегія збалансованого керування. Ефективність передачі енергії активних схем балансування (наприклад, ємнісних та індуктивних) пов’язана з втратою провідності діодів. Якщо замінити діод із високим падінням напруги провідності, час балансування може бути подовжено більш ніж на 30%.
Поріг діагностики несправності: Поріг захисту від перенапруги/зниження напруги BMS потрібно скинути відповідно до напруги фіксації діода. Наприклад, напруга фіксації оригінального діода TVS становила 36 В. Після заміни на модель 30В потрібно знизити поріг захисту з 38В до 32В.
3, Практика промисловості та вимоги до технічних специфікацій
(1) Чіткі вимоги стандартних специфікацій
IEC 62660-2: Після заміни ключових компонентів у системах літієвих батарей необхідно повторно перевірити точність моніторингу напруги (похибка менше або дорівнює ± 1%), точність моніторингу струму (похибка менше або дорівнює ± 2%) і час спрацьовування захисту (менше або дорівнює 10 мс) BMS.
UL 2580: вимагає, щоб система BMS пройшла випробування на функціональну безпеку після заміни компонента, включаючи перевірку надійності захисту від перезаряду/перерозряду, захисту від короткого замикання та попередження про витік тепла.
GB/T 34013: вказано, що схему відбору проб BMS потрібно відкалібрувати після технічного обслуговування акумуляторної системи, щоб переконатися, що відхилення між даними напруги та температури та фактичними значеннями менше або дорівнює ± 0,5%.
(2) Підсумок уроків, отриманих із типових випадків
Певний проект фотоелектричної електростанції: через нездатність налаштувати поріг захисту від перенапруги BMS після заміни діода TVS, компоненти перевищили межу напруги під час ударів блискавки та не спрацювали захист, що призвело до пожежі та збитків, що перевищують 2 мільйони юанів.
Певний проект електромобіля: під час технічного обслуговування був замінений діод вільного ходу з більшим падінням напруги провідності, але модель розрахунку струму BMS не була оновлена, що призвело до помилкового збільшення на 15% відображення діапазону, що призвело до скарг користувачів.
Певний проект системи накопичення енергії: після заміни антиреверсивного діода функція виявлення полярності BMS не була перевірена повторно, в результаті чого обладнання не відключало ланцюг під час зворотного підключення та спалювало модуль випрямляча.
4, Рамка прийняття рішень: чи потрібно нам переконфігурувати BMS?
(1) Сценарії, які вимагають реконфігурації
Parameter changes exceeding threshold: The forward voltage drop, reverse recovery time, leakage current and other parameters of the diode change beyond the BMS design tolerance (such as voltage drop changes>0.5V).
Зміна функціонального положення: оригінальний діод використовувався лише для протизворотного з’єднання, і після заміни він повинен взяти на себе функцію постійного струму або випрямлення.
Регулювання топології: заміна діодів призводить до змін топології схеми (наприклад, перехід від мостового випрямлення до синхронного).
Стандартні вимоги до відповідності: проект має пройти спеціальні сертифікації (наприклад, UL, CE), а орган сертифікації вимагає повторної перевірки функціональності BMS.
(2) Сценарії, які не підлягають реконфігурації
Заміна тієї ж моделі: замініть на діоди тієї ж партії та параметрів, і BMS має зарезервований резервний дизайн.
У межах допуску параметрів: зміна параметрів діода знаходиться в межах допустимого діапазону BMS (наприклад, зміна падіння напруги<0.2V).
Заміна лише для ремонту: несправність діода пов’язана з неякісною пайкою або зламаними проводами і не пов’язана зі зміною параметрів компонентів.
5, Пропозиція щодо операції: як ефективно завершити реконфігурацію BMS?
(1) Етапи калібрування обладнання
Калібрування вибірки напруги: використовуйте високо-точний мультиметр (точність більше або дорівнює 0,05%), щоб виміряти падіння напруги провідності діода та оновити значення компенсації схеми вибірки BMS.
Калібрування вибірки струму: подайте відомий струм через стандартне джерело струму (точність більше або дорівнює 0,1%) і відрегулюйте коефіцієнт перетворення струму падіння напруги BMS.
Калібрування вибірки температури: помістіть діод у камеру постійної температури (діапазон температур -40 градусів ~+85 градусів), щоб перевірити відхилення між значенням вибірки температури BMS та фактичним значенням.
(2) Оновлення параметрів програмного забезпечення
Корекція моделі SOC: відрегулюйте початкове значення SOC і коефіцієнт ефективності Кулона методу інтегрування ампер-годин на основі характеристик падіння напруги нового діода.
Оптимізація стратегії балансування: у разі заміни діодом активного балансування потрібно скинути поріг передачі енергії та час балансування.
Регулювання порогу захисту: оновіть пороги захисту від перенапруги/зниженої напруги та перевантаження по струму на основі таких параметрів, як напруга фіксації та втрати провідності діода.
(3) Перевірка функціонального тестування
Статичне випробування: Перевірте, чи точність вибірки напруги, струму та температури BMS відповідає стандартним вимогам.
Динамічне тестування: імітація сценаріїв несправностей, таких як перезарядження, надмірна розрядка та короткі замикання, щоб перевірити час реакції захисту та експлуатаційну надійність BMS.
Тестування навколишнього середовища: перевірте стабільність BMS у середовищі з високою температурою (85 градусів), низькою температурою (-40 градусів) і високою вологістю (90% RH).