Топология системы преобразования энергии (СУП) электрохимической системы накопления энергии тесно связана с техническим маршрутом электрохимической системы накопления энергии.
PCS может работать в следующих двух состояниях и, таким образом, выполнять две важные функции:
1. Рабочее состояние
выпрямитель : преобразует переменный ток электросети в постоянный ток при зарядке аккумулятора
системы накопления энергии.
2. Рабочее состояние инвертора: при разрядке аккумулятора системы накопления энергии постоянный ток аккумулятора преобразуется в переменный ток. и подается в электросеть.
Таким образом, PCS является важным оборудованием для реализации двунаправленной передачи энергии между элементом постоянного тока и сетью переменного тока.
В последние годы, благодаря разработке и повышению производительности новых силовых электронных устройств, включая IGBT (биполярные транзисторы с изолированным затвором), биполярный транзистор с изолированным затвором и IGCT (тиристор со встроенным затвором), производство и применение высоковольтных и мощных устройств PCS. стали реальностью.
Топологию PCS можно условно разделить на следующие типы:
1. Содержит только звенья постоянного/переменного тока.
Преобразователь ШИМ отвечает за преобразование постоянного тока в переменный, LC-фильтр отвечает за фильтрацию переменного тока, что позволяет уменьшить гармоники. , а трансформатор может согласовывать преобразованное напряжение с напряжением параллельной сети переменного тока и играть роль электрической изоляции между аккумуляторной системой и сетью. Когда аккумуляторная система заряжается, ШИМ работает в состоянии выпрямителя; При разряде ШИМ работает в инверторном состоянии.
Преимущества: Подходит для подключения к распределенной независимой электросети, простая структура, энергопотребление связи PCS относительно низкое.
Недостатки: большой размер системы и высокая стоимость. Отсутствие гибкости в выборе мощности. Короткое замыкание на стороне электросети может вызвать кратковременный и большой ток на стороне постоянного тока PCS, что окажет большое влияние на аккумуляторную систему.
2. Содержит звенья постоянного/постоянного тока и постоянного/переменного тока.
Двунаправленные преобразователи постоянного/постоянного тока отвечают за преобразование вверх-вниз, что позволяет избежать использования трансформаторов в некоторых сценариях. Когда аккумуляторная система заряжается, ШИМ работает в состоянии выпрямителя, а преобразователь постоянного/постоянного тока выпрямляет переменное напряжение на стороне сети до напряжения постоянного тока, подходящего для аккумуляторной батареи. Когда аккумуляторная система разряжена, ШИМ работает в режиме инвертора, а преобразователь постоянного тока в постоянный преобразует напряжение постоянного тока аккумуляторной батареи в соответствующее напряжение постоянного тока, а затем преобразует его в напряжение переменного тока, подходящее для внешней системы переменного тока, через ШИМ преобразователь.
Преимущества: Это делает конфигурацию емкости батареи более гибкой и адаптируемой, а также позволяет осуществлять управление зарядкой и разрядкой нескольких последовательных и параллельных аккумуляторных модулей.
Недостатки: В звене постоянного/постоянного тока происходят потери энергии, и эффективность всей системы снижается.
3. Каскадная PCS (высоковольтное прямое подвешивание)
Блок питания является основным компонентом каскадного устройства PCS, который отвечает за преобразование переменного/постоянного тока и передачу энергии. Сторона постоянного тока каждого блока питания подключена к соответствующему аккумуляторному блоку, а сторона переменного тока подключена последовательно, образуя цепь преобразователя. Выходное напряжение синфазного блока питания накладывается, образуя высоковольтную сеть доступа. Блок питания включает в себя схему преобразователя H-моста, схему поглощения пульсаций постоянного тока, схему ограничения тока заряда, модуль преобразования изоляции сигнала, плату управления блоком питания, контактор постоянного тока и так далее.
Аспекты, которые следует учитывать при выборе уровня каскадной АСУТП:
(1) Чем больше каскадных каналов, тем выше эквивалентная частота переключения, тем ниже выходные гармоники, но чем сложнее управление, тем больше каналов необходимо использовать. контролируется, тем сложнее система контроля и обнаружения.
(2) Чем выше напряжение постоянного тока звена цепи, это способствует уменьшению количества звеньев цепи и повышению стабильности всей системы, но количество аккумуляторных элементов, которые необходимо соединить последовательно, увеличивается, что приводит к более сложная балансировка напряжения батареи.
(3) Если линия имеет функцию автоматического обхода, то после удаления неисправной линии мощность устройства PCS не должна уменьшаться, поэтому при выборе напряжения на стороне постоянного тока каждой линии следует учитывать количество резервных линий. Чем больше звеньев разрешено для обхода, тем выше должно быть установлено рабочее напряжение на стороне постоянного тока.
Преимущества: Избегайте использования вспомогательного трансформатора для прямого подключения к электросети, улучшите скорость динамического реагирования устройства и уменьшите эксплуатационные потери электростанции хранения энергии.
Недостатки: высокие затраты на эксплуатацию и обслуживание, более сложная технология. Система управления батареями и модуль питания интегрированы, что затрудняет разделение обязанностей в случае возникновения проблем.
