ZHCAET2A October 2020 – December 2024
对于非隔离式应用,双向直流/直流转换器可用于实现电池储能系统 (BESS)。双向性对于直流/直流转换器来说非常重要,它可以像电池充电器一样(降压模式)为电池充电,也可以像电池放电一样(升压模式)为直流链路提供更高、更稳定的输出电压。然后,在低辐照度或夜间条件下,可通过直流/交流转换器向电网输送交流电。
太阳能每天、每季和每年都有波动,因此不是最可靠的来源。在并网系统中,最大电力在中午时分输送到电网,而早晚的电力更小。在全球许多地区,电力的价格取决于需求,当需求高时(如晚上和早晨),电力的价格(每瓦成本)较高,而当需求低时(中午、深夜),电力的价格较低。因此,安装太阳能装置的消费者中午使用的是自己产生的电力,价格较低,而晚上使用的是电网的电力,价格较高。此外,如果由于电网故障而无法接入电网,所有产生的电力都会白白浪费。由于存在这些问题,现在的趋势是在本地进行一些储能,以便在需求低时将能量储存起来,然后在需求高时释放到电网中供人们使用。
为了提高该级的功率等级并降低电流纹波,可以进行分支交错。交错技术有助于减小输出电流纹波和输出噪声,减小 EMI 滤波器尺寸并增加功率密度。实现和控制方式相对简单,但为了获得出色的性能,建议使交错半桥尽可能对称,以便在它们之间实现平衡电流。此类多相设计还支持在输出 EMI 滤波器上实现多个开关频率,从而减小设计尺寸。此类非隔离式拓扑的典型应用如图 2-3 中的 TIDA-010938 所示。这里,我们可以看到两个交错级彼此之间施加了 180o 的相位差。
当我们谈论与汽车应用或额定电压较低的电池有关的系统时,隔离就会派上用场。在这方面很常见的拓扑包括具有扩展相移的双有源电桥(例如在 TIDA-010054 中),它可处理 700V 至 800V 直流初级电压、350V 至 500V 直流次级电压(单相移 SPS)或 250V 至 500V(扩展相移 EPS),功率高达 10kW;移相全桥(例如在 PMP22951 中),它可处理从 400V 降至 54V 的电压,功率等级为 3kW;或 CLLLC 双有源电桥(例如在 TIDM-02002 中),它可处理 380V 至 600V 的初级电压、280V 至 450V 的次级电压,功率等级高达 6.6kW。根据是三相应用还是单相应用,器件的漏源电压额定值会发生变化。这相当于单相的 650V 漏源电压额定值,三相应用的漏源电压额定值最高可达 1200V(直流总线电压更高的系统需要更高的漏源电压额定值)。
尽管铅酸电池在储能系统中非常流行,但较新的系统越来越多地转向各种类型的锂电池。电池电压取决于系统功率级别。较低功耗的单相系统通常使用 48V 电池,而较高功耗的三相系统使用 400V 电池。具有更高功率范围串式逆变器的系统可以使用 800V 电池进行存储。这可能会因应用和用例而异。
有关能量存储功率转换系统的更详细方框图,请参阅 TI 的能量存储功率转换系统 (PCS) 应用页面。