La topologia del sistema di conversione di potenza (PCS) del sistema di accumulo dell'energia elettrochimica è strettamente correlata al percorso tecnico del sistema di accumulo dell'energia elettrochimica. Il
PCS può operare nei due stati seguenti e quindi svolgere due importanti funzioni:
1. Lo stato di funzionamento del
raddrizzatore : converte la corrente alternata della rete elettrica in corrente continua durante la ricarica della batteria del
sistema di accumulo di energia
2. Stato di funzionamento dell'inverter: quando si scarica la batteria del sistema di accumulo di energia, la corrente continua della batteria viene convertita in corrente alternata e immesso nella rete elettrica
Pertanto, il PCS è un'apparecchiatura importante per realizzare il trasferimento di energia bidirezionale tra la cella CC e la rete CA.
Negli ultimi anni, grazie a nuovi dispositivi elettronici di potenza tra cui IGBT (transistor bipolari a gate isolato), transistor bipolare a gate isolato) e IGCT (tiristori a gate commutato integrato) sviluppo e miglioramento delle prestazioni, la produzione e l'applicazione di dispositivi PCS ad alta tensione e alta potenza sono diventati una realtà.
La topologia del PCS può essere approssimativamente suddivisa nei seguenti tipi:
1. Contiene solo collegamenti DC/AC
Il convertitore PWM è responsabile della conversione della corrente continua in corrente alternata, il filtro LC è responsabile del filtraggio della corrente alternata, che può ridurre le armoniche e il trasformatore può abbinare la tensione trasformata con la tensione di rete CA parallela e svolgere il ruolo di isolamento elettrico tra il sistema batteria e la rete. Quando il sistema batteria è in carica, il PWM funziona nello stato del raddrizzatore; Durante la scarica, PWM funziona nello stato dell'inverter.
Vantaggi: adatto per la connessione alla rete elettrica distribuita in modo indipendente, struttura semplice, il consumo energetico del collegamento PCS è relativamente basso.
Svantaggi: grandi dimensioni del sistema e costi elevati. Mancanza di flessibilità nella selezione della capacità. Il guasto di cortocircuito sul lato della rete elettrica può generare breve tempo e una corrente elevata sul lato CC del PCS, con un grande impatto sul sistema batteria.
2. Contiene collegamenti CC/CC e CC/CA
I convertitori CC/CC bidirezionali sono responsabili della conversione up-down, evitando così l'uso di trasformatori in alcuni scenari. Quando il sistema batteria è in carica, il PWM funziona nello stato di raddrizzatore e il convertitore DC/DC rettifica la tensione AC sul lato rete alla tensione DC adatta per il pacco batteria. Quando il sistema batteria è scarico, PWM funziona nello stato inverter e il convertitore CC/CC converte la tensione CC del pacco batteria nella tensione CC appropriata, quindi la converte nella tensione CA adatta per il sistema CA esterno attraverso il Convertitore PWM.
Vantaggi: rende la configurazione della capacità della batteria più flessibile e adattabile e può realizzare la gestione di carica e scarica di moduli batteria multi-serie e paralleli.
Svantaggi: Il collegamento DC/DC presenta perdite di energia e l'efficienza dell'intero sistema è ridotta.
3. PCS in cascata (sospensione diretta ad alta tensione)
L'unità di alimentazione è il componente principale del dispositivo PCS in cascata, responsabile della conversione CA/CC e della trasmissione di potenza. Il lato CC di ciascuna unità di alimentazione è collegato al pacco batteria corrispondente, mentre il lato CA è collegato in serie per formare una catena di convertitori. La tensione di uscita dell'unità di potenza in fase viene sovrapposta per formare una rete di accesso ad alta tensione. L'unità di potenza integra il circuito convertitore a ponte H, il circuito di assorbimento dell'ondulazione CC, il circuito di limitazione della corrente di carica, il modulo di conversione dell'isolamento del segnale, la scheda di controllo dell'unità di potenza, il contattore CC e così via.
Gli aspetti da considerare quando si seleziona il livello del PCS in cascata sono:
(1) Maggiore è il numero di collegamenti in cascata, maggiore è la frequenza di commutazione equivalente, minori sono le armoniche di uscita, ma più difficile è il controllo, maggiore è il numero di collegamenti da collegare. monitorati, tanto più complesso è il sistema di controllo e rilevazione.
(2) Maggiore è la tensione CC della maglia della catena, è utile ridurre il numero di maglie della catena e migliorare la stabilità dell'intero sistema, ma il numero di celle della batteria che devono essere collegate in serie è aumentato, con conseguente bilanciamento della tensione della batteria più difficile.
(3) Quando il collegamento dispone della funzione di bypass automatico, una volta rimosso il collegamento difettoso, la capacità del dispositivo PCS non deve essere ridotta, pertanto la selezione della tensione lato CC di ciascun collegamento deve considerare il numero di collegamenti ridondanti. Maggiore è il numero di collegamenti consentiti da bypassare, maggiore sarà la tensione operativa impostata sul lato CC.
Vantaggi: evitare l'uso del trasformatore booster per connettersi direttamente alla rete elettrica, migliorare la velocità di risposta dinamica del dispositivo e ridurre la perdita operativa della centrale elettrica di accumulo dell'energia.
Svantaggi: elevati costi operativi e di manutenzione, tecnologia più complessa. Il sistema di gestione della batteria e il modulo di alimentazione sono integrati, rendendo difficile dividere le responsabilità in caso di problemi.
