This report gives a summary of how the control is set up for the DC grid in the VAP_DC project.
The Smart Current Limiter is a switching DC to DC converter that provides a digitally pre-set input current control for inrush limiting and power management. Being able to digitally adjust the current level in combination with external feedback can be used for control systems like temperature control in high power DC appliances. Traditionally inrush current limiting is done using a passive resistance whose resistance changes depending on the current level. Bypassing this inrush limiting resister with a Mosfet improves efficiency and controllability, but footprint and losses remain large. A switched current mode controlled inrush limiter can limit inrush currents and even control the amount of current passing to the application. This enables power management and inrush current limitation in a single device. To reduce footprint and costs a balance between losses and cost-price on one side and electromagnetic interference on the other side is sought and an optimum switching frequency is chosen. To reduce cost and copper usage, switching happens on a high frequency of 300kHz. This increases the switching losses but greatly reduces the inductor size and cost compared to switching supplies running on lower frequencies. Additional filter circuits like snubbers are necessary to keep the control signals and therefore the output current stable.
Het veilig en autonoom regelend PV-laadplein met DC-distributie (VAP-DC) is een project waarin het ontwerpen, bouwen, testen en operationeel maken van een DC-netwerk (gelijkspanning) wordt aangetoond.Het systeem op het parkeerdek kan zonder AC (wisselspanning) opereren zoals het verzorgen van verlichting, het elektrische laden en ontladen van EV’s (Electrical Vehicles), waaronder het overbrengen van elektrische lading van de ene naar de andere(n). Het PV-(Photo Voltaic)systeem zorgt voor de energie, en kan het DC-microgrid ook zelf activeren, waardoor een autonoom systeem ontstaat.Het systeem werkt geheel autonoom (A) met een eigen zeer snel reagerend congestiemanagementmethode, modulaire Droop Rate Control strategie. In dit ontwerp is als extra veiligheid een safetywire voorzien, waar de AFE (Active Front End), laadvoorzieningen en PV-systeem op zijn aangesloten.Eventueel kan de AFE worden ingeschakeld, zodat er een bi-directionele vermogenstransfer kan plaatsvinden tussen de twee geïsoleerde AC- en DC-netten.Het TN-S stelsel met een PE-draad voor veiligheid en afvoer van hoogfrequente stromen, en een aparte aarde, is de beste methode om een veilig, autonoom, droop rate controlled grid te maken. Metingen met ingebouwde referentie-elektrode voor onderzoek naar mogelijke zwerfstromen, laat geen verband zien met het wel of niet actief zijn van de PV-panelen en/of de laadpalen. Een verklaring hiervoor kan zijn dat de lekstromen die ontstaan via de stalen constructie goed worden afgevoerd.Aangetoond is dat het DC-grid zowel zelfstandig als naast het AC-grid kan bestaan om energie te leveren voor DC-producten zoals bidirectionele EV-laadplaatsen en verlichting zodat er een nieuw instrument beschikbaar is om de energietransitie te realiseren. Dit onderzoek toont aan dat het mogelijk is om in Nederland gelijkstroominstallaties breed uit te rollen.Met leden van de normcommissie NEN TC 64 binnen het onderzoekteam en de commissie zelf is het ontwerp en de realisatie van de onderzoekinstallatie uitvoerig besproken. Deze pilot vormt daarmee een belangrijke basis voor verdere normering van DC-installaties in de NEN 1010 en NPR 9090. Verder onderzoek is nodig om deze norm en regelgeving breed in te passen.Dit onderzoek biedt onderbouwing bij de verdere ontwikkeling van actieve gelijkstroominstallaties.Er is grote interesse van diverse bedrijven en (overheids-)instanties naar de ervaringen en oplossingen die het onderzoek bracht. Hierdoor ervaarde het projectteam de nut en noodzaak dat er onderzoek gedaan wordt naar systemen die de huidige overbelastingsproblemen kunnen minimaliseren of om in ieder geval alternatieven aan te kunnen bieden.
