ZHCAET2A October 2020 – December 2024
對于非隔離式應用,雙向直流/直流轉換器可用于實現(xiàn)電池儲能系統(tǒng) (BESS)。雙向性對于直流/直流轉換器來說非常重要,它可以像電池充電器一樣(降壓模式)為電池充電,也可以像電池放電一樣(升壓模式)為直流鏈路提供更高、更穩(wěn)定的輸出電壓。然后,在低輻照度或夜間條件下,可通過直流/交流轉換器向電網輸送交流電。
太陽能每天、每季和每年都有波動,因此不是最可靠的來源。在并網系統(tǒng)中,最大電力在中午時分輸送到電網,而早晚的電力更小。在全球許多地區(qū),電力的價格取決于需求,當需求高時(如晚上和早晨),電力的價格(每瓦成本)較高,而當需求低時(中午、深夜),電力的價格較低。因此,安裝太陽能裝置的消費者中午使用的是自己產生的電力,價格較低,而晚上使用的是電網的電力,價格較高。此外,如果由于電網故障而無法接入電網,所有產生的電力都會白白浪費。由于存在這些問題,現(xiàn)在的趨勢是在本地進行一些儲能,以便在需求低時將能量儲存起來,然后在需求高時釋放到電網中供人們使用。
為了提高該級的功率等級并降低電流紋波,可以進行分支交錯。交錯技術有助于減小輸出電流紋波和輸出噪聲,減小 EMI 濾波器尺寸并增加功率密度。實現(xiàn)和控制方式相對簡單,但為了獲得出色的性能,建議使交錯半橋盡可能對稱,以便在它們之間實現(xiàn)平衡電流。此類多相設計還支持在輸出 EMI 濾波器上實現(xiàn)多個開關頻率,從而減小設計尺寸。此類非隔離式拓撲的典型應用如圖 2-3 中的 TIDA-010938 所示。這里,我們可以看到兩個交錯級彼此之間施加了 180o 的相位差。
當我們談論與汽車應用或額定電壓較低的電池有關的系統(tǒng)時,隔離就會派上用場。在這方面很常見的拓撲包括具有擴展相移的雙有源電橋(例如在 TIDA-010054 中),它可處理 700V 至 800V 直流初級電壓、350V 至 500V 直流次級電壓(單相移 SPS)或 250V 至 500V(擴展相移 EPS),功率高達 10kW;移相全橋(例如在 PMP22951 中),它可處理從 400V 降至 54V 的電壓,功率等級為 3kW;或 CLLLC 雙有源電橋(例如在 TIDM-02002 中),它可處理 380V 至 600V 的初級電壓、280V 至 450V 的次級電壓,功率等級高達 6.6kW。根據是三相應用還是單相應用,器件的漏源電壓額定值會發(fā)生變化。這相當于單相的 650V 漏源電壓額定值,三相應用的漏源電壓額定值最高可達 1200V(直流總線電壓更高的系統(tǒng)需要更高的漏源電壓額定值)。
盡管鉛酸電池在儲能系統(tǒng)中非常流行,但較新的系統(tǒng)越來越多地轉向各種類型的鋰電池。電池電壓取決于系統(tǒng)功率級別。較低功耗的單相系統(tǒng)通常使用 48V 電池,而較高功耗的三相系統(tǒng)使用 400V 電池。具有更高功率范圍串式逆變器的系統(tǒng)可以使用 800V 電池進行存儲。這可能會因應用和用例而異。
有關能量存儲功率轉換系統(tǒng)的更詳細方框圖,請參閱 TI 的能量存儲功率轉換系統(tǒng) (PCS) 應用頁面。