Bidirektionaler DC/DC Wandler DCD 2500 BI

DC/DC Wandler nehmen in Ihrer Bedeutung bei stationären häuslichen Energiespeichersystemen im Zusammenspiel mit einem PV Wechselrichter und mit LI-Ionen Pufferbatteriesystemen stark zu. Die Wandler müssen neben möglichst geringer Verlustwärme und einer Auswahl hochwertiger Komponenten einem hohen Wirkungsgrad Rechnung tragen.Herzstück eines Energiespeichers ist neben der Batterie eine angepasste und effiziente Leistungselektronik, die das Laden und Entladen der Batterie innerhalb kürzester Zeit ermöglicht. Somit kann ein stationärer Speicher als Zwischenspeicher zum Spitzenausgleich eingesetzt werden: In Zeiten niedriger Last erfolgt die Einspeisung der Energie in die Batterie, wohingegen zu Spitzenlastzeiten oder in den Abendstunden die Energie aus der Batterie entnommen wird. Dafür werden DC/DC Wandler in solchen Energiespeicherlösungen eingesetzt.Als Hersteller von AC/DC und DC/DC Wandlern für höchste Qualitätsansprüche hat die Huhn-Rohrbacher GmbH & Co.KG zur Messe Intersolar 2014 in München eine neue Generation eines kurzschlussfesten bidirektionalen
DC/DC DCD2500 BI Wandlers mit signifikanter Leistung und einem Wirkungsgrad von über 94 Prozent bei galvanischer Trennung zur Marktreife gebracht (Bild 1). Somit sind Energiespeicherlösungen in Hauskraftwerken im SMART Home Markt kostengünstig realisierbar und bieten eine hohe Flexibilität für die verschiedensten Anwendungsfälle.

Die Verwendung einer neuartigen Strom- und Spannungsregelung sowie ein neues Schaltkreis-Konzept führen zu erheblich reduzierter Verlustleistung und gesteigertem Wirkungsgrad, wodurch sich die Lebensdauer und Zuverlässigkeit deutlich erhöht. „Die neuartige Strom- und Spannungsregelung bilden das Herzstück des neuen bidirektionalen DC/DC Wandlers DCD 2500 BI,“ so Peter Jillich, Geschäftsführer von Huhn-Rohrbacher,“ der bei einer Ein/Ausgangsspannung von 42 – 55 VDC (50 A) und einer Ein/Ausgangsspannung von 400 V (6,25 A) eine Leistung von 2500 W aufweist. Da die einzelnen Module parallelschaltfähig sind, ist eine Leistungserhöhung mit mehreren Einheiten und somit ein Parallel- bzw. Serienbetrieb bis zu einer beliebigen Gesamtleistung jederzeit möglich“.Die Spannungs- und Stromregelung geschieht auf beiden Seiten des Wandlers. Die Regelgenauigkeit beträgt <2%, sowohl für die Spannung als auch für den Strom. Die Spannungs- und Stromwerte sind von Null bis zu den Maximalwerten einstellbar. Alle Ströme und Spannungen sind über Schnittstellen einstell- und messbar. Ebenfalls sind die Betriebszustände und Fehlerzustände der diversen Überwachungs- und Schutzschaltungen, wie z.B. die Abschaltung bei externer Überspannung abfragbar. Eine integrierte Ausgangsstrom- und Temperaturüberwachung zur Kurzschluss- und Überlasterkennung ist ebenfalls vorhanden.

Das System ist gemäß der EN60950 galvanisch getrennt.
Die Topologie besteht aus einer Ein-Trafo Lösung. Diese Lösung ermöglicht die Dimensionierung eines sehr preiswerten und zuverlässigen Wandlers. Die Energie der Streuinduktivität des eingebauten Trafos und die dadurch entstehenden Spannungen werden durch eine aktive Clamp-Schaltung auf niedrige Werte begrenzt. Dadurch wird die Energie der Streuinduktivität zurückgewonnen und den Verbrauchern zugeführt.Das System weist einen sehr hohen Wirkungsgrad bei sehr linearem Verhaltenauf: Im Betrieb in Richtung von 48 V auf 400 V ca. 94 % – die Betriebsart ist hier Zero Current Switching. Im Betrieb in Richtung von 400 V auf 48 V ca. 96 % – die Betriebsart ist hier Zero Voltage Switching.Der Wandler stellt eine separate Hilfsversorgung von 24V mit einer Leistung von 50W zur Verfügung, die aus der 48 V Spannung erzeugt wird. Diverse analoge Steuersignale können über Micromatch Steckkontakte abgerufen werden und sind auf die Masse der 48 V bezogen, bzw. damit galvanisch gekoppelt. Über eine separate Steuerungs-Platine können Daten nach Kundenwunsch aufbereitet werden.
Mit dem Einsatz des neuen bidirektionalen DC/DC Wandlers DCD 2500 BI zwischen PV, Batterie und DC/AC Wandler kann ein üblicherweise zusätzlich benötigter DC/DC Wandler ersetzt werden – eine Komplett-Stromversorgung für allerhöchste Ansprüche mit einem hohen Wirkungsgrad bei niedrigstem Stromverbrauch zu einem sehr guten Preis-Leistungsverhältnis.

Autor: Huhn-Rohrbacher GmbH & Co.KG

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