Topologi Sistem Konversi Daya (PCS) dari sistem penyimpanan energi elektrokimia berkaitan erat dengan jalur teknis sistem penyimpanan energi elektrokimia
PCS dapat beroperasi dalam dua keadaan berikut dan dengan demikian memikul dua fungsi penting:
1. Keadaan kerja dari sistem
penyearah : mengubah arus bolak-balik dari jaringan listrik menjadi arus searah saat mengisi daya baterai sistem
penyimpanan energi
2. Status kerja inverter: Saat baterai sistem penyimpanan energi habis, arus searah baterai diubah menjadi arus bolak-balik dan dimasukkan ke dalam jaringan listrik
Oleh karena itu, PCS merupakan peralatan penting untuk mewujudkan transfer energi dua arah antara sel DC dan jaringan AC.
Dalam beberapa tahun terakhir, berkat perangkat elektronik daya baru termasuk IGBT (transistor bipolar gerbang terisolasi), transistor bipolar gerbang terisolasi) dan IGCT (gerbang terintegrasi thyristor komutasi) pengembangan dan peningkatan kinerja, Produksi dan penerapan perangkat PCS tegangan tinggi dan daya tinggi telah menjadi kenyataan.
Topologi PCS secara kasar dapat dibagi menjadi beberapa jenis berikut:
1. Hanya berisi tautan DC/AC
Konverter PWM bertanggung jawab untuk mengubah arus searah menjadi arus bolak-balik, filter LC bertanggung jawab untuk menyaring arus bolak-balik, yang dapat mengurangi harmonik , dan transformator dapat mencocokkan tegangan yang diubah dengan tegangan jaringan AC paralel, dan memainkan peran isolasi listrik antara sistem baterai dan jaringan listrik. Saat sistem baterai sedang diisi, PWM bekerja dalam keadaan penyearah; Saat pemakaian, PWM bekerja dalam keadaan inverter.
Keuntungan: Cocok untuk koneksi jaringan listrik independen terdistribusi jaringan, struktur sederhana, konsumsi energi tautan PCS relatif rendah.
Kekurangan: ukuran sistem yang besar dan biaya tinggi. Kurangnya fleksibilitas dalam pemilihan kapasitas. Gangguan hubung singkat pada sisi jaringan listrik dapat menghasilkan waktu yang singkat dan arus yang besar pada sisi DC PCS, yang akan berdampak besar pada sistem baterai.
2. Berisi tautan DC/DC dan DC/AC
Konverter DC/DC dua arah bertanggung jawab atas konversi naik-turun, sehingga menghindari penggunaan transformator dalam beberapa skenario. Saat sistem baterai sedang diisi, PWM bekerja dalam keadaan penyearah, dan konverter DC/DC menyearahkan tegangan AC di sisi jaringan ke tegangan DC yang sesuai untuk paket baterai. Ketika sistem baterai habis, PWM bekerja dalam keadaan inverter, dan konverter DC/DC mengubah tegangan DC baterai menjadi tegangan DC yang sesuai, dan kemudian mengubahnya menjadi tegangan AC yang sesuai untuk sistem AC eksternal melalui Konverter PWM.
Keuntungan: Membuat konfigurasi kapasitas baterai lebih fleksibel dan mudah beradaptasi, serta dapat mewujudkan manajemen pengisian dan pengosongan modul baterai multi-seri dan paralel.
Kekurangan: Tautan DC/DC mengalami kehilangan energi, dan efisiensi seluruh sistem berkurang.
3. Cascade PCS (penggantungan langsung tegangan tinggi)
Unit daya adalah komponen inti perangkat PCS berjenjang, yang bertanggung jawab untuk konversi AC/DC dan transmisi daya. Sisi DC dari setiap unit daya dihubungkan ke paket baterai yang sesuai, dan sisi AC dihubungkan secara seri untuk membentuk rantai konverter. Tegangan keluaran unit daya dalam fase ditumpangkan untuk membentuk jaringan akses tegangan tinggi. Unit daya mengintegrasikan rangkaian konverter H-bridge, rangkaian penyerapan riak DC, rangkaian pembatas arus pengisian, modul konversi isolasi sinyal, papan kontrol unit daya, kontaktor DC, dan sebagainya.
Aspek-aspek yang harus dipertimbangkan ketika memilih tingkat PCS kaskade adalah:
(1) Semakin banyak sambungan berjenjang, semakin tinggi frekuensi peralihan ekuivalennya, semakin rendah harmonisa keluarannya, namun semakin sulit pengendaliannya, semakin banyak sambungan yang diperlukan. dipantau, semakin kompleks sistem pengendalian dan deteksinya.
(2) Semakin tinggi tegangan DC pada rantai, hal ini kondusif untuk mengurangi jumlah rantai dan meningkatkan stabilitas sistem secara keseluruhan, namun jumlah sel baterai yang perlu dihubungkan secara seri telah meningkat, sehingga mengakibatkan penyeimbangan tegangan baterai lebih sulit.
(3) Ketika tautan memiliki fungsi bypass otomatis, setelah tautan yang rusak dilepas, kapasitas perangkat PCS tidak boleh dikurangi, sehingga pemilihan tegangan sisi DC dari setiap tautan harus mempertimbangkan jumlah tautan yang berlebihan. Semakin banyak link yang diperbolehkan untuk dilewati, semakin tinggi tegangan operasi pada sisi DC yang harus diatur.
Keuntungan: Hindari penggunaan trafo booster untuk terhubung langsung ke jaringan listrik, meningkatkan kecepatan respons dinamis perangkat, dan mengurangi kerugian pengoperasian pembangkit listrik penyimpanan energi.
Kekurangan: biaya pengoperasian dan pemeliharaan yang tinggi, teknologi yang lebih kompleks. Sistem manajemen baterai dan modul daya terintegrasi, sehingga sulit membagi tanggung jawab ketika terjadi masalah.
