车载专用逆变电源产品应用方案.doc

科技，车载电源解决方案 荷兰VICTRON车载多功能逆变电源/充电器产品应用方案1、 普通UPS与VICTRON车载逆变电源/充电器应用区别随着我国各种功能车辆及游艇事业的蓬勃发展。越来越多的各种通信设备、日常电器、精密仪器被应用其中。但也由此带来一些必然的问题：在移动应用的过程中如何保证其正常工作不受影响呢？首先要解决的就是电力问题。没有稳定的电力供应系统，所有车载设备的应用及使用寿命都将受到极大的影响。当前一般的解决方案是配置一套优良的UPS不间断电源系统，可是普通的UPS系统由于其针对的是普通商用或工业用途，其性能、特点都无法满足目前移动电源的需求的。首先是负载兼容性问题。普通的UPS只能带电脑、服务器及其他商用容性设备类型的负载。而在车船等移动应用领域中，较为常见负载通常是整流开关类或感性负载。如通信设备中的雷达导航仪、调频器、电台、信号收发设备等。为了使工作环境更为舒适，一些车船上还配备了空调、冰箱、加热器、洗衣机等日用电器。如果采用普通型UPS来承担这些负载，将会使UPS故障率增高数倍甚至根本无法带载，现在普遍采用放大UPS的容量来解决 ，但带来设备体积、重量大等缺点。普通型UPS其电气设计理念是以强调不间断为重点。对于普通型UPS来说，应用环境基本上是办公室或机房，UPS是在线逆变工作，效率低。市电中断只是偶然性事件，而不是每天至少都会发生一到两次的必然情况。所以在其充电、逆变电路的设计上并没有考虑到如车载、船舶应用中需如此频繁地充电还要在较短时间内将较大容量的电池组充满，并长时间工作在电池逆变模式下的这种应用情况。因此普通型UPS充电电路都较为简单，通常充电电流也不会太大（如3KVA充电电流一般为3-6A）。这样就使得普通型UPS根本无法适应车船应用的工作特点。并且普通型UPS其直流电压一船都为24V、36Vdc、48V或96Vdc，较大容量的为192V。而车载的动力设备通常为12V/24Vdc或48Vdc(尤其是通信车、船)。普通型UPS在直流系统上也无法很好地与车船上的动力设备匹配。一般需要长时间在外工作的车、船都会配备车载发电机。普通型的UPS整流充电与逆变输出是同时进行的。也就是说发电机要同时承担负载与充电所需的电力。这样，在UPS的配比上发电机功率至少要比UPS大1.53倍。随着国际燃料价格的提高，加大发电机的功率无疑也就加大了后期的使用及维护成本。并且普通型UPS与发电机之间并无任何通讯。电池充满后，还需要专人来关掉发电机以节约燃料。同样，当电池低压时也需要有人来启动发电机为其充电。一般车、船上都是以少数技术人员为主，工作的过程中还要分神注意电力系统的情况，浪费了宝贵的时间及精力。普通工频UPS输入功率因数一般为0.70.8左右，大大地浪费了发电机有限的动力资源。若采用普通高频UPS虽然可以提高输入功率因数，但其抗冲击能力则大打折扣，而VICTRON车载逆变电源/充电器的输入功率因数为1，与发电机的配比为1，这样发电机的容量也可以减少。另外两个方面是使用性与安装方面的问题。UPS的并联冗余或并联扩容方案在中大功率UPS应用中已被广泛采用。然而，一般应用在车船的UPS都是小功率的，普通小功率UPS又无法并联。这样，其可靠性、扩容性就受到了制约。车船上的空间比较有限。而普通型UPS一般体积较大、重量较重。外型一般有两种：塔式或机架式。但无论那一种都需落地或摆放在台面上，占一定的安装位置。目前有些厂家在普通UPS的基础上做了一些改动，便称其为车载UPS。但从上述的几个主要应用方面（负载兼容性、充、放电性能、发电机匹配）的情况看，与普通型UPS并没有太大改善。从以上分析可得出，普通UPS与VICTRON车载逆变电源/充电器的主要技术区别如下：1、 VICTRON车载逆变电源/充电器能适应各类容性、感性和混合负载，如照明、电脑、微波炉、打印机、空调、电动工具等，启动功率大：特别适合如冰箱、压缩机、电动工具等负载，传统UPS技术不能提供类似性能。3KVA型号能最大输出6KW的功率，而24V/800VA型号逆变器即可启动一台冰箱。2、 普通UPS的充电电流小，电池组容量受限制，不适合车载上蓄电池频繁放电的要求，经常会遇到电池不足的情形，而VICTRON车载逆变电源/充电器充电电流大，电池组备用时间长，12V/3KVA的型号充电电流达120A，能迅速充满蓄电池。3、 自适应4阶段充电特性：bulk-absorption-float-storage，Phoenix充电器采用微处理器控制的自适应电池管理系统，可以预先设置适合不同种类型的蓄电池。自适应特性会根据电池使用状态来优化充电过程，而普通UPS充电特性简单，VICTRON车载逆变电源/充电器的充电特性能延长电池寿命。4、 与发电机的配合，VICTRON车载逆变电源/充电器的输入功率因数为1，与发电机的配比为1，相比UPS，发电机的容量可以减少。5、 是使用性与安装方面的问题，车船上的空间比较有限。而普通型UPS一般体积较大、重量较重。无论那一种都需落地或摆放在台面上，占一定的安装位置，而VICTRON车载逆变电源/充电器体积小、重量轻，3KW只有18KG，外型尺寸362x258x218（ HXWXD mm），可落地摆放或壁挂式，而对同样应用的工频UPS其重量达到60多KG。6、 VICTRON车载逆变电源/充电器运行效率高，达95%，运行安静，而普通UPS只能达到85% ，且噪音较大7、 VICTRON车载逆变电源/充电器同样具备不间断AC电力（UPS功能）：电网中断，逆变器启动供应负载电力，由于切换很快（10MS）不影响设备运行。8、 VICTRON车载逆变电源/充电器通过欧洲车载电子产品电子兼容和安全标准95/54/EC荷兰VICTRON能源公司正是针对车载、船用的实际应用推出了PHOENIX MULTIPLUS系列车载/船舶专用电源。2、 VICTRON车载逆变电源/充电器使用配置方案我们来考虑一实际应用，负载5KW，5KW发电机，如何选用车载电源？方案A：首先，我们来推荐选用荷兰VICTRON车载逆变电源/充电器的方案，由于该产品最大单台功率3KVA，但该产品可以5台并联使用，最大输出达15KW，对于该应用我们选用24V/3000/70A型号产品两台并联，电池组电压24V，连续输出功率5KW，启动峰值功率达10KW，充电电流最大140A，在发电机和逆变电源同时工作的条件下，连续输出最大功率9KW（电池放电状态下）。框图A：VICTRON多功能逆变电源/充电器24/3000/70两台并联运行发电机5KWATS负载5KW市电蓄电池组24V/600AH方案B：如果5KW负载可分为关键负载2.4kw和非关键负载2.6kw（只由市电或发电机供电），则可以把市电或发电机的输出分为2路，其中一路接在一台24V/3000/70A上，带关键负载，另外一路接非关键负载，直接接在市电或发电机后面，这样在车运行过程中，发电机不工作的条件下，可满足2.4kw负载的不间断工作，同时在发电机和逆变电源同时工作的条件下，关键负载路，可支持输出最大功率5.5KVA（电池放电状态下），非关键负载路可带动2.6kw的负载，总计可带7KW的负载，可以减少发电机的功率要求。框图B：市电/发电机负载2.6KW发电机5KWATS市电VICTRON多功能逆变电源/充电器24/3000/70一台逆变器负载2.4KW不间断供电蓄电池组24V/300AH方案C：如果备用时间要求长，单独使用电池组容量过大，可考虑配合车上直流发电机在汽车运行同时对电池充电。如果5KW负载可分为关键负载2.4kw和非关键负载2.6kw（只由市电或发电机供电），则可以把市电或发电机的输出分为2路，其中一路接在一台24V/3000/70A上，带关键负载，另外一路接非关键负载，直接接在市电或发电机后面，这样在车运行过程中，发电机不工作的条件下，可满足2.4kw负载的不间断工作，同时在发电机和逆变电源同时工作的条件下，关键负载路，可支持输出最大功率5.5KVA（电池放电状态下），非关键负载路可带动2.6kw的负载，总计可带7KW的负载，可以减少发电机的功率要求。框图B：市电/发电机负载2.6KW发电机5KWATS市电VICTRON多功能逆变电源/充电器24/3000/70一台逆变器负载2.4KW不间断供电汽车发电机Cyrix 400/24电池分离器汽车启动蓄电池蓄电池组24V/200AH配置方案：当汽车运行时，汽车发电机对汽车启动电池充电，充满后，可对逆变器的备用电池组进行充电，这样蓄电池一边放电，一边充电，可延长电池使用时间，Cyrix 400/24电池分离器的作用是可以保证启动电池不对负载放电（否则影响汽车的发动）。荷兰VICTRON逆变电源厂家可同时提供Cyrix 400/24产品。3电脑、冰箱等负载2PH-M逆变器（含充电器） 1蓄电池如果选用普通UPS，容量至少要10KVA（考虑负载的冲击，可能要更大），则发电机按2倍的配比要20KW的发电机，而负载只有5KW，这样发电机的运行效率很低，影响发电机的寿命和使用成本。3、 VICTRON车载逆变电源/充电器系统集成应用方案电力控制功能（Powercontrol性能）:对有限的电网或发电机提供最大的输出，在首先满足负载电力需求的前提下，对电池进行充电:在岸电输入限制为16A的情形下（可用远程面板设定），在首先满足负载输出电流13A下，剩余电力对电池充电，当负载降低时，充电电流增大。电力辅助功能（PowerAssist性能）:提高电网和发电机的电力供应，MultiPlus型号领先的性能，当电网电力不足时，可以从电池 逆变电力提供额外的负载电力（并网功能）。在岸电输入限制为16A的情形下（可用远程面板设定），当负载电流加大到21A时，可由电池逆变提供额外的电力需求。负载需求6.5KVA(30A)，适合游艇长度至15米、休闲旅行车和工具车应用负载系统组成照明系统通讯、导航系统水加热器微波炉电磁炉咖啡炉或水壶电视TV/DVD机手提电脑小充电器（手机、电动剃须）冰箱1台PH-M 12/3000/120BMV501电池监测仪2 X12V/200AH和 1X80AH蓄电池Multi control远程面板Alternator 12/150直流发电机DC LINK连接盒隔离变压器POWERMAN自动切换开关这是一套智能式的车载电源供电系统。平时可由逆变电源产生交流输出，当用电高峰期来临或电池亏电时时，无需人工操作，逆变器会自动启动交流发电机供应负载同时对电池充电。当负载功率下降或电池充满后，交流发电机也将被自动关闭。电池组合器会自动隔离汽车启动电池与后备电池组，以防止电池供电模式下，向启动电池取电。并且若启动电池损坏或亏电，只需合上电池组合开关就可利用后备电池组来启动汽车。使用VICTRON的电源组合器，将车上本身的12V直流发电机接入逆变电源直流端，这样，在汽车运行过程中。负载所需电力是由直流发电机通过蓄电池经逆变成220VAC来供应。只有当汽车停车后，才使用后备电池组的电能。一旦电池低压，UPS逆变电源自动向发电机发送启动信号。保证负载的工作不受电力影响。并且无需配备较多的电池组。另外系统可选配远程监控面板（尺寸：6512040mm），安装在车内操作面板区，随时了解逆变电源/充电器的应用状态，显示：工作状态：逆变工作（inverter on）过载告警（overload）温度过高（temperature）市电输入（mains on）电池状态：电池低压（low battery）快充阶段（bulk）均充阶段（absorption）浮充阶段（float）操作：控制工作状态：开机（on）关机（off）只充电（charger only）控制输入电流：shore current limiter (为防止市电开关电流不够而引起跳闸或保险丝熔断)4、 VICTRON车载逆变电源应用实例VICTRON车载UPS助力航天工业：中国航空航天部湖南某基地正式决定采用VICTRON 1600VA/12VDC车载UPS为其通信指挥车提供电源保障。 通信车主要负载为通讯设备及电脑等。负载功率虽不大，但如果要长时间在外工作就需要配备大量的电池组，车内有限的空间则无法实现这一要求。后经多方比较、选择，最终采用了VICTRON多功能UPS电源的解决方案。使用VICTRON的电源组合器，将车上本身的12V直流发电机接入UPS直流端，（车载UPS会自动隔离发电机与电池组）这样，在汽车运行过程中。负载所需电力是由直流发电机经UPS逆变成220VAC来供应的。只有当汽车停车后，才使用后备电池组的电能。一旦电池低压，UPS自动向发电机发送启动信号（所用电机为电启动）。保证负载的工作不受电力影响。并且无需配备较多的电池组。 另外车载UPS的充电性能也是用户选择的重点原因之一：车载UPS为最先进的四阶段式充电（普通UPS为三段式）并带有温度传感器以调节充电曲线可以最有效的保证电池的使用寿命。其充电电流较大，最高可达70A，是普通UPS的十多倍。适合车载应用中需要快充并频繁放电的应用需求。在直流发电机启动时，若负载降低，多余的电能还将被用于充电。 正是因为VICTRON车载UPS各方面性能是针对车载的实际应用而设计的，所以才受到了广大客户的一致好评。英国BT&SKY新闻台选用VICTRON MULTIPLUS提供车载电力需求，对空间和重量非常苛刻的应用场合如：新闻采访车，MULITPLUS车载逆变器可减少车上发电机容量50%，在电力需求高峰期间，逆变器提供发电机以外的辅助电力来保证负载的电力，在负载较少时，对蓄电池充电。应用该电源系统可保证MERCEDES VITO采访车上新闻编辑设备、卫星传输设备的足够电力需求。在特种汽车应用上，车上的电器设备越来越多，在较小的空间范围内，需要有更多的电力来运行这些设备成为设计的挑战，电影橱房（FILM CUISINE）是为电影和电视人员提供现场的餐饮服务车，在车上安装了冰箱、电加热水壶、照明及厨房上的其他设备，在高峰用电时，消耗电力达10KVA，用10K发电机来提供电力对车载要求重量和体积太大。VICTRON的多功能3K逆变电源（PHOENIX MULTIPLUS 24/3000/70）与5K的发电机安装在一起，在高峰用电时可辅助发电机带动负载。高效率的使用发电机，更重要的是不用担心电力的中断。5、 VICTRON车载逆变电源/充电器主要技术参数PHOENIX MULTIPLUS（PH-M逆变器/充电器）系列 12V：800-5000 VA性能特点l 融合多种功能与一体:正弦波逆变器、自适应充电技术的电池充电器、AC切换开关，除此以外，还有以下功能。l 不间断AC电力（UPS功能）：电网中断，逆变器启动供应负载电力，由于切换很快（10MS）不影响设备运行。l 并机和三相连接性能提供无限制的功率输出：多达6台PH 24/3000/70系列并机提供18KVA的功率输出，充电电流达420A。l 三相连接：除了并机功能，三台相同型号可连为三相输出，如6台并联三相输出功率可达45KW/54KVA和1260A充电器。l Powercontrol:对有限的电网或发电机提供最大的输出，在首先满足负载电力需求的前提下，对电池进行充电。l PowerAssist:提高电网和发电机的电力供应，MultiPlus型号领先的性能，当电网电力不足时，可以从电池逆变电力提供额外的负载电力（并网功能）。l 自适应4阶段充电和两组电池充电4阶段充电bulk-absorption-float-storage，第二组电池（启动电池）用小电流充电 24V：800-5000 VA 48V：5000 VA技术指标PH-M逆变器型号12V/24V/48VC12/800/35C24/800/16C12/1200/50C24/1200/25C12/1600/70C24/1600/4012/2000/8024/2000/5012/3000/12024/3000/7048/3000/35PowerControl是是是PowerAssist-是（Multiplus）是（Multiplus）是逆变器输入电压范围(VDC)95-17V 19-33V 38-66V输出230V2%/50HZ.1%25连续输出功率（VA）8001200160020002500/3000/300025/40连续输出功率（W）560/5001000/9001300/12001600/13002000/2500/2500最大功率16002400300040004500/6000/6000最大效率12/24/48V（%）93/9493/9493/94/9593/94/9593/94/95空载损耗12/24/48V（W）5/85/85/810/1010/10/12充电器AC输入187-265VAC，45-55，功率因数1充电电压14.4/28.8/57.6浮充电压13.8/27.6/55.2储存模式13.2/26.4/52.8充电电流（A）35/1650/2570/40/2080/50120/70/40启动电池充电器电流A4电池温度检测是一般多用途继电器开关继电器驱动继电器驱动是保护a,b,c,d,f,g,ha-h共同特性运行温度: -20-50, 相对湿度: 95%铁箱材料、颜色铝（兰 RAL 5012）电池连接电池线1.5米M8230VAC接口G-ST 18i端子保护IP21重量(kg)10101018尺寸（HXWXD mm）375x214x110362x258x218标准安全EN 60335-1，EN 60335-2-29辐射EN 50081-1,EN 55014/EN61000-3-2，EN61000-3-3绝缘EN55014-2车载电子标准95/54/EC1) 115V可定制2) 60HZ可定制3) 保护 a.输出短路 b.过载 c.电池电压过高 d. .电池电压过低 e.电池极性