西门子6ES7431-1KF10-0AB0

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6RD1725-7AA41-1AA0 SINAMICS PCS 变频调速柜 液冷版 （包括 HEM） 250-500V 3AC，50 Hz 电源:870kW（500V AC 时） 460-1100V DC，1050A DC 机柜单元 IP21

SINAMICS PCS 逆变器柜系统

概述

SINAMICS PCS，控制柜，4 门，敞开式

SINAMICS PCS 逆变柜，用于工业电池存储系统和静态无功功率补偿系统 (STATCOM) 1)，属于 SINAMICS 机柜装置。

可用于公共和工业中压电网。

SINAMICS PCS 逆变柜是电池制造商、系统集成商、解决方案合作伙伴、工厂建设者和投资于电池存储系统或静态补偿系统的工业终端客户的理想选择1)。

SINAMICS PCS 的使用优化了能源效率，同时提高了工厂可用性。

1) 根据要求

亮点

• 结构紧凑

• 高性能

• 可靠性

• 选型和组态简便

• 快速调试

• 基于 SINAMICS S120 变频柜/装置系列，经过型式试验，即连即用，高度优化至 2000 mm

• 基于 SINAMICS 平台工业设计，具有优异的鲁棒性、可用性和安全性

• 设计用于工业和公共电网系统中的可靠线路运行

• 将电池存储设备连接到工业或公共中压电网

• 经过技术优化的系列设备，采用久经验证的 SINAMICS S120 系列标准组件，备件种类显著减少

• 选型、组态和订购都非常简便，只有一个订货号，统一的客户文档

• 高效液体冷却，可用于苛刻环境

• 通过高效液体冷却，实现无源组件的*冷却

• 降低辅助电源要求，显著节能

• 采用高效的液体冷却，可以简便地集成到容器或控制室中

• SINAMICS Startdrive 可集成在 TIA Portal 中，CU320-2 PN 标配一个 PROFINET 接口

• 线路连接符合 VDE-AR-N 4110 规定的单元证书，从而简化了工厂，加快项目规划和实施

• 提供有经的 MATLAB/Simu 仿真模型

• 电池选择灵活，支持不同的电池技术/电压

• 用于弧岛电网和互联电网应用

应用

SINAMICS PCS 是一款即连即用、具有所有必要功能的灵活工业逆变器，符合标准 VDE-AR-N 4110。这包括将固定电池储能设备连接到公共电网和非公共中压电网的装置证书，其电压质量符合标准 EN 50160。

除电网变频器外，还需要一个中压变压器、一个带有电池管理系统 (BMS) 的固定式电池储能设备以及上位开环/闭环控制系统。这些都不在供货范围内。

这些组件一起构成发电系统 (PGS)，在电网接入点 (GCP) 连接到中压电网。

SINAMICS PCS 可用于补偿工业电网中的无功功率，以符合电网运营商规定的功率因数。这意味着可以优化能源成本。

对于发电系统和电池储能设备，必须使用系统证书验证符合性。SINAMICS PCS 逆变器具有符合 VDE-AR-N 4110 技术连接规则的装置证书，可大大减少发电系统费用。用户负责整个系统。

经的 MATLAB/Simu 仿真模型可用于电厂仿真。

目标行业和典型应用

用户侧储能应用（工业），如：

• 峰值负荷范围通过尽可能优化基本负载的尺寸，优化工厂馈电利用率

• 能源管理：通过电池储能系统的充/放电管理，实现稳定的电能供应，以避免负载峰值

• 后备电源1)：电源故障时，可继续提供电能，以稳定正在运行的进程，并能以协调的方式终止

• 通过储存可再生能源（如光伏），优化自身能源消耗

• STATCOM：静态无功补偿系统1)

• 利用电池储能装置，提高供电质量

供电侧储能应用（能源和智能电网），如：

• 电池储能装置，以覆盖峰值负载

• 通过使用电池储能和提供无功功率，调节频率，稳定电网电压，来实现电网稳定

• 通过提供启动电能，实现电厂的黑启动1)

• 微电网和弧岛电网：例如：使用并联电池，降低燃油成本，优化发电机容量

• STATCOM：静态无功补偿系统1)

1) 根据要求

设计

SINAMICS PCS，控制柜，4 门，敞开式

SINAMICS PCS 是一个液冷型有源供电装置，包括一个有源进线柜 (LCM)、一个有源滤波柜 (AIM) 和一个有源整流柜 (ALM)。
此外，SINAMICS PCS 配有热交换器模块（泵柜），其中包含客户的原水连接。
电网、辅助电源连接和总线电缆都连接在进线柜中。直流电源接入点位于有源整流柜中。

SINAMICS PCS 的硬件相关功能在控制模块 CU320-2 中实现。客户特定的开环控制系统（如 SIMATIC S7）必须叠加在控制模块 CU320-2 上。高级别开环控制系统的基本任务是控制 SINAMICS PCS（打开/关闭），以及输入电力公司规定的整定值和限值。对于涉及电池存储设备的应用，需要电池管理系统 (BMS) 来保护电池不受不允许的工作点的影响。

SINAMICS PCS 通过电厂侧配套变压器接入中压电网行，可在 250 V 至 500 V 范围内自由选择不同的额定电网电压。从而 SINAMICS PCS 可使用不同的电池电压。

SINAMICS PCS 柜的主要组件一览

• 进线柜 (LCM)
  进线柜提供用户侧接入点。其中包括：低压断路器、电网侧电压测量和辅助电源接入点。
  此外，测试和传输端子排与控制模块一起提供，并与高级别开环控制系统连接。低压断路器具有集成的过载和短路保护功能。

• 有源滤波装置 (AIM)
  有源滤波装置包括栅极滤波器和可选交流侧预充电电路以及电压检测装置。

• 有源整流装置 (ALM)
  有源整流装置包括电网变频器以及相关的开环和闭环控制组件。
  有源整流装置包含直流熔断器和接线片，用于直流电源和/或电池储能设备。

• 换热器装置 (HEM)
  换热器装置包含整个系统的再冷却系统。这是系统侧冷却水供应的连接点。

SINAMICS PCS，系统解决方案

功能

SINAMICS PCS 电网转换器通过改变直流电压来控制电池充放电过程。

如果 SINAMICS PCS 的直流电压低于电池空载电压，则将电能馈入电网。
否则，给电池充电。
如果转换器处的直流电压与电池空载电压一致，则不发生能量流动。

要馈入电网的有功功率控制器将叠加在电压控制器上。另外，还可以选择动态有功功率的上限和下限值。此外，还有一个无功功率控制器。
上位开环控制系统必须发布有功功率和无功功率的设定值以及有功功率的限值。

发生电压骤降时，可以采用符合 VDE 4410 的方式，向电网施加 SINAMICS PCS 无功功率。公共直流环节中的直流电压增加到电池的空载电压。因此，电池不再供电。

集成

在系统方面，运营公司必须提供一种装置，用于断开直流电源/电池储给装置（在 DC+ 和 DC-）直流连接的所有电极。这至少必须符合标准 IEC 60947（断路器、负载开关、隔离开关、负载隔离开关和熔断器保护式隔离开关）的要求，并且必须适合建立安全的电气断开点。直流电源/电池储能装置的设计和构造必须确保其绝缘，且不直接接地。不允许将 DC+、DC- 或中心点电位接地。

为了符合 EMC 限值，如果需要，必须采取额外的措施（如滤波器、屏蔽电缆、金属电缆管道等）。为此，建议根据 CISPR 11 在电厂/系统侧进行测量。

电源转换系统设计用于工业环境，应在距离任何住宅环境至少 30m 的地方运行。所用直流连接电缆的长度不得过 60 m（系统的空间范围）。在工业环境中，允许的排放水平很高。工业环境中使用的设备可能具有相对较高的发射干扰，但也需要具有较高的抗干扰性。
SINAMICS PCS 不适用于住宅区，因此无法确保此类环境中的无线电接收适当保护。

运营公司必须使用相应的冗余和备份系统，来满足整个系统的可用性要求。

SINAMICS PCS 非 UPS 系统。