Snelle omschakelaar + PCS naadloze omschakeloplossing (<20ms)

Opsteldatum: 2026-09-07 Opstellende afdeling: Hoenergy — Overseas Business Division, Technology Center Opgesteld door: Alvin

§0 In 30 seconden begrepen (uitvoerend overzicht)

V. Kernvraag van de klant: Hoe zorgt een energieopslagsysteem ervoor dat de belasting niet uitvalt wanneer het net uitvalt of ontkoppeld wordt? Hoe snel kan de omschakeling plaatsvinden?

🔴 A. Kernconclusies

🔴 B. Snelle samenvatting van de drie rode lijnen

De volledige rode lijnen R1-R10 staan in bijlage A.

§1 Productportfolio (Hoenergy D-Cube + EQS)

1.1 Productportfolio Overzicht

1.2 Enjiu EQS-serie (6 modellen, volledige stroomklassen)

⚠️ In combinatie met een 125 kW PCS (AC400V) is de omschakeltijd ≤20 ms; in combinatie met een 215 kW PCS (AC800V) is de omschakeltijd ≤30 ms.

EQS technische parameters: EQS productpagina

1.3 EQS productafmetingen en installatie

1.3.1 Productafmetingen

1.3.2 Installatiemethode

✅ Correcte installatiemethode: verticaal ten opzichte van de vloer aan de muur bevestigen

❌ Onjuiste installatiemethode: parallel aan de vloer geïnstalleerd

§2 EQS-selectie (op basis van 125 kW PCS aantal × N)

2.1 Selectie-uitgangspunt: dubbele bedrijfstoestand is bepalend

Kernformule:

EQS schijnbare capaciteit ≥ PCS maximaal laadvermogen + belastingsvermogen (moet onder alle bedrijfstoestanden voldaan zijn)

Waarom de dubbele bedrijfstoestand bepalend is:

1. Stroompad bij laden: net → EQS → PCS → batterij (via EQS)
2. Stroompad bij belasting: net → EQS → belasting (via EQS)
3. Beide stromen worden in de EQS algebraïsch opgeteld (in dezelfde richting)
4. Wanneer het laadvenster (bijladen van opslag tijdens daluren) overlapt met een venster met hoge belasting → bereikt de EQS-doorstroming zijn piek

Aannames voor laadvermogen (typische bedrijfstoestand):

2.2 Belastingsvereisten (Enjoy PCS off-grid belastingsvermogen)

De drie typen scenario's waarin VSG daadwerkelijk verbetering biedt:

1. Motorstart – de virtuele inertie J simuleert rotorenergieopslag en kan 6-8 keer de opstartstroomstoot absorberen zonder frequentie-instorting te veroorzaken (in de VF-modus leidt de stroomstoot direct tot een frequentiedaling);
2. Inschakelstroom van een transformator – de virtuele demping D onderdrukt transiënte oscillaties;
3. Vermogensverdeling bij parallel bedrijf van meerdere eenheden – stabieler op basis van virtuele impedantie.

Belastingen die niet toepasbaar zijn of speciale evaluatie vereisen (dezelfde beperkingen als bij de VF-modus):

1. Enkelfasige hoog vermogensapparatuur (>30% van het totale vermogen) vereist een DyN11 scheidingstransformator;
2. Directe start van grote motoren (>10 kW) vereist een softstarter of ster-driehoek aanloop;
3. Niet-lineaire belastingen (frequentieregelaars, gelijkrichters, THD > 8%) vereisen een actief filter APF;
4. Stootbelastingen (puntlasmachines, vlamboogovens) vereisen een 1,5-2 keer zo grote PCS-capaciteit;
5. Een te grote condensatorcompensatiekast (>30% van de PCS-capaciteit) kan zelfgeëxciteerde oscillaties veroorzaken;
6. Bij parallel bedrijf met dieselgeneratoren/PV is synchronisatiecontrole en gecoördineerde regeling vereist.

2.2 Selectietabel voor één bedrijfsmodus (alleen belasting, batterij laadt niet)

Aannames:

• cosφ = 0.8 (typische waarde voor industriële en commerciële toepassingen vóór compensatie; na compensatie meestal 0,90-0,98)
• In één bedrijfsmodus ontlaadt de PCS alleen, de batterij is volledig geladen
• Maximale belasting in één bedrijfsmodus P_load = N × 100 kW (80% PCS-capaciteit, met 20% PCS-capaciteitsmarge gereserveerd, conservatieve technische aanname)
• De nominale belasting bij volle capaciteit per gebruiker (125 kW/eenheid) zie §2.9 Referentiecase (extreme bedrijfsomstandigheden)

2.3 Selectietabel voor dubbele bedrijfstoestand (laden + belasting gelijktijdig, strengste)

Aannames (op volledig laadvermogen, afgestemd op PCS nominale waarde):

• Laadvermogen per PCS = 125 kW (volledig vermogen, gelijk aan het ontlaadvermogen van de PCS)
• Totaal laadvermogen = N × 125 kW
• Maximale belasting per bedrijfstoestand P_load = N × 100 kW (80% PCS-capaciteit, consistent met de §2.2 engineeringmethodiek)
• cosφ standaard 0,8 (typisch voor industriële en commerciële toepassingen)

Bron van de aanname van volledig laadvermogen: EMS van energieopslagprojecten beperkt doorgaans het laadvermogen niet (tijdens laadvensters is de stroomprijs laag, waardoor veel laden wordt aangemoedigd). De conservatieve aanname is volledig vermogen van 125 kW per eenheid, in contrast met het vermogensbeperkingsschema (A) in §6.5.

> Methodiek volledige gebruikersbelasting (P_load = N × 125 kW) zie §6.9 referentiecase (1250+1250=2500 kW → EQS-4000R, rode lijn R7), strenger dan deze tabel.

⚠️ Ernstige waarschuwing: onder de aanname van volledig laadvermogen nadert bij 4 of meer PCS al snel de bovengrens van de EQS-2000R, bij 6 of meer PCS is uitbreiding naar EQS-2600R/4000R vereist.

2.4 Vergelijking tussen selectie bij één bedrijfsmodus en twee bedrijfsmodi (belangrijk inzicht)

Belangrijke inzichten:

• Twee bedrijfsmodi vereisen een hogere EQS-klasse dan één bedrijfsmodus, met een upgrade-omvang van 1 tot 2 klassen;
• N ≤ 3 units: het verschil tussen één en twee bedrijfsmodi is klein; zowel EQS-500 als EQS-750 zijn toereikend;
• N = 4–6 units: bij twee bedrijfsmodi wordt 1 klasse hoger gekozen; EQS-2000R is de maximale capaciteit die binnen de huidige specificaties kan worden afgedekt;
• N ≥ 7 units: bij twee bedrijfsmodi zijn EQS-2600R/4000R vereist.

2.5 Compromise-oplossingen voor projecten (dubbele bedrijfstoestand dekt N ≥ 7 PCS-eenheden)

Gedetailleerde berekening van oplossing A (laadvermogen beperken ≤ 50 kW/eenheid):

Oplossing B: laden buiten de piekuren (aanbevolen):

• Daluren: lage elektriciteitsprijs → laadperiode
• Piekuren: hoge elektriciteitsprijs → ontladen met belasting + niet laden

Na het laden buiten de piekuren zijn laad- en belastingsperioden van nature gescheiden, waardoor de dubbele bedrijfstoestand verandert in een dekking met enkele bedrijfstoestand. Dit is de meest gebruikte oplossing voor energieopslag in de industriële en commerciële sector.

Oplossing C: uitgebreide EQS-selectie:

Boven de bovengrens van de projectspecificatie uitstijgen en uitbreiden naar EQS-2600R (2600 A) of EQS-4000R (4000 A).

• EQS-2600R 400V-capaciteit 1800 kVA
• EQS-4000R 400V-capaciteit 2770 kVA
• Geschikt voor scenario's met 10 PCS-eenheden op volledig laadvermogen

2.6 Selectie van het AC 800V hoogspanningsplatform

• Als de klant een 800V-platform gebruikt (in combinatie met de ENJOY 215 kW PCS), verdubbelt de EQS-capaciteit per bedrijfsmodus (bij dezelfde stroomklasse), waarbij de schakeltijd daalt van ≤20 ms naar ≤30 ms.

Patroon: 1-2 → EQS-500 | 3-4 → EQS-750 | 5-8 → EQS-1300 | 9-10 → EQS-2000

2.7 Selectiebeslisboom

Typische selectieresultaten Voorbeeld:

2.8 Samenvatting van de kernformules voor de selectie

EQS schijnbare vermogen (kVA) ≥ [PCS laadvermogen (kW) + belastingsverbruiksvermogen (kW)] / cosφ

S_EQS ≥ (N × P_charge + P_load) / cosφ

Waarbij:
  S_EQS    EQS schijnbare vermogen (kVA)
  N        Aantal PCS-eenheden
  P_charge Laadvermogen per PCS (kW), = 0 bij één bedrijfsmodus
  P_load   Belastingsverbruiksvermogen (kW)
  cosφ     Vermogensfactor (na compensatie bij industriële en commerciële toepassingen doorgaans 0,90–0,98)

Rode lijn R6 (twee bedrijfsmodi bepalen de selectie):

Rode lijn R7:

10 PCS-eenheden op vol vermogen laden + 1250 kW volledige belasting gelijktijdig → totaal vermogen 2500 kW → EQS-4000R (2770 kVA) moet worden geselecteerd, en cosφ ≥ 0,91.

3 Topologisch schema van het productportfolio

3.1 EQS elektrisch bedradingsschema

3.2 S-serie geïntegreerde energieopslagkast (PCS + batterij geïntegreerd)

• De gedetailleerde configuratietabel is als volgt:

3.3 A-serie PCS geïntegreerde kast + 261D batterijkast

De A-serie is de geïntegreerde buiten-PCS-kast van HOENERGY en moet worden gebruikt in combinatie met de D-Cube-261D batterijkast (A en D zijn fysiek gescheiden en met elkaar verbonden via een DC-bus). De A-serie PCS is eveneens gebaseerd op de Enenergy 125 kW-module (hetzelfde PCS-hardwareplatform als de S-serie), compatibiliteit met Enenergy EQS-schakeling is geverifieerd.

Vergelijking modelselectie A-serie versus S-serie:

Aansluitvoorbeeld A-serie (typische configuratie van 2 MWh):

• D-Cube-A500 (500 kW PCS) × 2 + D-Cube-261D × 8 = 1000 kW PCS + 2,088 MWh
• Aansluiting op EQS-2000R (13385 kVA) of EQS-4000R (2770 kVA)
• Voor gedetailleerde A-serie-oplossingen kunt u contact opnemen met de technische specialisten van HOENERGY

D-Cube en EQS-interface:

D-Cube AC-uitgang (U/V/W/N2)  ──►  EQS belastingklemmen
D-Cube DI/DO (VSG-schakeling)   ──►  EQS besturingsklemmen DO4+/DO4-, DI3+/DI3-
D-Cube VSG-algoritme inschakelen  ──►  0x5066 / 0x02FF vooraf geconfigureerd

§4 Interne structuur van EQS + omschakelingsprincipe binnen ≤20 ms

4.1 Kerncomponenten van de EQS statische schakelaar

De kern van de EQS is een bidirectionele thyristor (SCR) antiparallel statische schakelaar, waarbij elke pool (A/B/C of plus N) bestaat uit twee antiparallel geschakelde SCR's die samen een bidirectionele geleidende eenheid vormen. Dit is de fundamentele reden waarom schakeltijden van ≤20 ms haalbaar zijn.

4.2 Kernvraag: Is de EQS puur solid-state of een solid-state + mechanische hybride?

V. Is de EQS een puur solid-state schakelaar (alleen SCR) of een solid-state + mechanische hybride?

🔴 A. Solid-state + mechanische hybride (Hybrid Static Switch) — dit is de sleutel tot het 99,97% vollastrendement van de EQS:

4.3 ≤20 ms schakelsequentie

Netparallel → eilandbedrijf (netuitval):

t=0 ms      Netstoring
t<5 ms      PCS detecteert bypass-spanning 0x0AAF: 0→2 (transiënt)
t=5-10 ms   EQS-besturingsbord oordeelt: netuitval → SCR-inschakeling voorbereiden
t=10-15 ms  EQS mechanische bypass opent (contacten scheiden)
            + SCR neemt geleiding over (natuurlijke commutatie, omschakeling bij stroomdoorgang door nul)
t=15-20 ms  Mechanische bypass volledig geopend, volledige belastingstroom via SCR
            + PCS schakelt naar eilandbedrijf VSG-modus (0x5066=1, 0x02FF=1)
t≤20 ms     Schakeling voltooid, belasting continu gevoed door PCS VSG
            + 0x0219 STS-besturingscommando: 1→0
            + 0x0F3A A3-bord DI3-terugkoppeling externe schakelaar geopend

Eilandbedrijf → netparallel (netterugkeer):

t=0 s       Netterugkeer (0x0AAF: 1→2→0)
t=0 s       PCS gaat naar hulpsecundaire frequentieregelfase
            - EMS leest 0x018C/0x018D om P_tot/Q_tot te berekenen
            - Stelt P_tot/n in op 0x500E (Pset), stapgrootte ≤10%, interval ≥100 ms
t=90-180 s  Frequentie/spanning uitgelijnd met netreferentie
t=inschakelmoment  EQS mechanische bypass sluit (bij stroomdoorgang door nul)
            + 0x0219 STS-besturingscommando: 0→1
            + 0x0F3A DI3-terugkoppeling externe schakelaar gesloten
t=na inschakelen  SCR wordt natuurlijk uitgeschakeld, stabiel pad hersteld via mechanische bypass
            + PCS schakelt naar netparallel VSG-modus (0x5066=0)

4.4 Principe van nullastomschakeling

De sleutel tot het realiseren van ≤20 ms bij de EQS is natuurlijke commutatie (Natural Commutation):

V. Wat is natuurlijke commutatie? Waarom is nullastomschakeling noodzakelijk?

** A. Natuurlijke commutatie = gebruikmaken van het feit dat de wisselstroom zelf elke 10 ms (50 Hz) één keer door nul gaat, en de SCR-kanaalomschakeling voltooien op het exacte moment dat de stroom door nul gaat**.

• De SCR is een halfgestuurde component; zodra deze geleidt, moet worden gewacht tot de stroom door nul gaant voordat deze kan worden uitgeschakeld (geforceerd uitschakelen is niet mogelijk);
• Bij een netfrequentie van 50 Hz wordt elke 10 ms een nulpunt bereikt, uiterlijk binnen 10 ms is er altijd een nulpunt;
• De EQS schakelt op het stroomnulpunt → nullastomschakeling, geen vlamboog, geen schokken, geen spanningspieken;
• Dit is de reden waarom de EQS een levensduur tot 1 miljoen schakelingen kan bereiken (bij een puur mechanische schakelaar eroderen de vlambogen de contacten, terwijl een puur solid-state SCR bij langdurige geleiding grote verliezen kent).

§5 EEQS-levensduurcurve + betrouwbaarheidsgegevens

5.1 EQS-levensduur algoritme (harde selectie-eis voor projecten)

EQS-levensduur selectieformule:

EQS ontwerplevensduur ≥ projectlevensduur × aantal schakelingen per jaar × veiligheidsfactor

Waarbij:
- Projectlevensduur = 15 jaar (industriële en commerciële standaard)
- Aantal schakelingen per jaar = aantal netanomalieën per jaar × veiligheidsmarge (2-3 maal)
- Veiligheidsfactor = 1,5 (conservatief)

Voorbeeld van levensduurberekening voor een typisch project:

5.2 Oorsprong van de levensduur van 1 miljoen schakelingen (ENJOY-meting)

De levensduur van 1 miljoen schakelingen van de EQS is afkomstig van metingen die in de ENJOY-fabriek zijn uitgevoerd. De kerngegevens:

Belangrijke interpretatie: 1 miljoen schakelingen heeft betrekking op de mechanische levensduur (exclusief contactslijtage); de elektrische levensduur (inclusief contactslijtage) bedraagt ≥100.000 schakelingen.
Het standaardmodel van de EQS wordt af fabriek gespecificeerd op 100.000 schakelingen; het model met lange levensduur wordt gespecificeerd op 1 miljoen schakelingen.

5.4 Selectieaanbevelingen (per projecttype)

§6 De drie VSG-mechanismen + samenwerking met EQS

6.1 De drie kernmechanismen van VSG

6.2 Coördinatievolgorde van EQS-schakeling en de drie VSG-mechanismen

                 EQS mechanische actie       VSG-algoritme respons
                 ─────────────                ────────────
t=0 ms           Netstoring                   PCS detecteert 0x0AAF=2 (transiën)
                                              ↓
t=0-5 ms         EQS activeert SCR-voorberei- PCS J(virtuele traagheid) start
                 ding                         Vrijgeven "virtuele rotorkinetische energie"
                                              Onderdrukken frequentieval RoCoF
                                              ↓
t=5-15 ms        EQS mechanische bypass-     PCS D(virtuele demping) start
                 scheiding                    Negatieve terugkoppeling onderdrukt transiënte oscillatie
                 SCR neemt geleiding over     ↓
t=15-20 ms       EQS volledig gescheiden     PCS Kf(primaire frequentieregeling) start
                 Belasting 100% via SCR       P-f statiek, terugkeer naar steady-state
                                              ↓
t≤20 ms          Schakeling voltooid          PCS in steady-state bedrijf
                                              0x5066=1, 0x02FF=1
                                              0x500E Pset neerwaartse commando
                                              ↓
t>20 ms          Steady-state mechanische     VSG blijft grid-vormend
                 bypass-scheiding             Wachten op 0x0AAF=0 (net hersteld)
                 SCR uit

6.3 Netzijde-fout 1,5× nominaal vermogen / 200 ms netvormende ondersteuning

V. Waarom kan een VSG 1,5× nominaal vermogen gedurende 200 ms leveren?

🔴 A. Twee redenen:

Toepassingswaarde:

• In gangbare 0,4 kV industriële en commerciële scenario's treden kortstondige netfouten (blikseminslag, kortsluiting in apparatuur) circa 5-10 keer per jaar op;
• De ondersteuningscapaciteit van 1,5× van de VSG stelt de PCS in staat om tijdens de fout proactief blindvermogen te injecteren, waardoor de spanningsherstel aan de netzijde wordt ondersteund;
• Dit kan niet worden bereikt met een PCS die uitsluitend PQ-regeling gebruikt — de PQ-modus volgt alleen commando's en ondersteunt het net niet proactief.

7 Gedetailleerde analyse van een referentiecase: selectie van 10 PCS'en voor dubbele bedrijfsomstandigheden

V. Klantvraag: Ik heb 10 PCS'en van 125 kW nodig (10 × 125 = 1250 kW PCS totaal vermogen), de belasting is ook 1250 kW (vollast), en het laden en de belasting vinden gelijktijdig plaats. Welke EQS moet ik kiezen?

7.1 Stapeling van laad- en belastingsvermogen

Bekend:

• Aantal PCS N = 10
• Totaal PCS-vermogen = 10 × 125 = 1250 kW
• Totaal belastingsvermogen = 1250 kW (vollast, geen marge)
• Laden en belasting vinden gelijktijdig plaats (scenario zonder tijdsafhankelijke tarieven of klant vereist 0-omschakeling)
• Totaal laadvermogen = 10 × 125 = 1250 kW

Berekening (rode lijn R6):

7.2 Vergelijking van kandidaat-EQS-modellen (op basis van 10 PCS-eenheden bij dubbel bedrijfsregime vol vermogen)

Kritieke conclusie (rode lijn R7): 10 PCS-eenheden op vol vermogen laden + 1250 kW vollast gelijktijdig → EQS-4000R (2770 kVA) is het enige bruikbare model, maar met strikte technische randvoorwaarden:

• cosφ < 0,91 → EQS-4000R overbelast (rode lijn wordt getriggerd, vermogen moet worden verlaagd of de specificatie moet worden uitgebreid)
• cosφ ≥ 0,91 → EQS-4000R veilig (na industriële SVG-/condensatorcompensatie doorgaans 0,92-0,98 haalbaar)
• cosφ ≥ 0,95 → EQS-4000R 5% reserve (meest ideale bedrijfstoestand)

7.3 Vier engineering-compromisroutes (gesorteerd op prioriteit)

Aanbevolen oplossingen:

§8 EQS-bedrading en signaaldefinitie

7.1 Vermogensaansluitingen

7.2 Besturingsklemmen (kern: DIO digitaal)

7.3 Voedingsingang besturing

⚠️ Rode lijn R9: De 220 VAC-voeding van de EQS-besturing moet onafhankelijk worden gevoed en mag niet worden afgetapt van de DC-bus van de PCS (om stroomuitval op het schakelmoment te voorkomen).

7.4 EQS-D-Cube Signaalstroomdiagram

7.5 In de fabriek voorgeïntegreerde interfaces (D-Cube ↔ EQS)

§8 Vier werkmodi

8.1 Modusoverzicht

§9 Veelgestelde vragen en openstaande punten

9.1 FAQ (gesorteerd op vraagfrequentie)

V1. Is de omschakeltijd ≤20 ms echt waar?

🔴 A. EQS "gecombineerd met 125 kW (IP20) PCS ≤20 ms", op voorwaarde dat de PCS in de VSG-modus staat en de DO4/DI3-bedrading correct is.

V2. Hoe lang kan de PCS blijven draaien nadat hij op eilandbedrijf is overgeschakeld?

🔴 A. Dit wordt bepaald door de opslagcapaciteit. De D-Cube-S125 (125 kWh) kan bij vollast van 125 kW 1 uur continu draaien, de D-Cube-S261 (261 kWh) bij vollast 2 uur, en de A-serie maximaal 8 uur. Wanneer de SOC onder 20% zakt, wordt aanbevolen om over te schakelen op een dieselgenerator of de belasting te verminderen.

V3. Waarom is de bovengrens voor VSG-parallelbedrijf 10 in plaats van 12 units?

🔴 A. Het VSG-algoritme ondersteunt zelf 12 units, maar voorlopig wordt gewerkt met 10 units. Hiervoor zijn drie redenen:

1. SOC-egalisatiestabiliteit: 10 units is de door de praktijk bewezen bovengrens;
2. Stroomdichtheid per EQS-unit: 10 units × 125 kW = 1,25 MW, wat binnen de beheersbare stroomdichtheid van de EQS-2000R (2000 A) valt;
3. Toekomstige uitbreiding: in projectfase 2 kan worden uitgebreid naar 12 units (de theoretische bovengrens van VSG), zonder de EQS te vervangen.

V4. Hoe wordt de SOC-consistentie gegarandeerd bij parallelbedrijf van meerdere PCS-units?

🔴 A. De EMS geeft via 0x500E/0x500F secundaire frequentieregelaarscommando's uit en verdeelt het vermogen naar verhouding van de SOC. Harde beperking: het vermogensverschil tussen de afzonderlijke PCS-units mag niet groter zijn dan (totale belasting/aantal PCS-units) × 20%.

V5. De EQS-2000R is 3P zonder N1, kan deze worden gebruikt in TN-C/TN-S-systemen?

🔴 A. Dit moet speciaal worden bevestigd. Het 3P-model heeft geen N1-aansluiting. Als de belasting in een TN-C/TN-S-systeem de nulleider nodig heeft, moet een 4P-model (EQS-500/750/1300) worden gekozen of moet een extern nulpunt worden voorzien.

Bijlage A Belangrijke rode lijnen

A.1 Ontwerprichtlijnen (overtreding leidt tot falen van het ontwerp)

Nummeringsconventie richtlijnen: R1-R5 = algemene engineering-beperkingen (§0.2 samenvatting); R6-R10 = harde selectiebeperkingen voor dit project in §6 (sturen direct de tabellen in §6.x); R11-R12 = VSG-parametergrenzen (te controleren tijdens debugging).