Analyse der Struktur der PCS-Topologie eines Energiespeichersystems mit großer Kapazität

Die Topologie des Energieumwandlungssystems PCS (Power Conversion System) des elektrochemischen Energiespeichersystems steht in engem Zusammenhang mit dem technischen Weg des elektrochemischen Energiespeichersystems.

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Das Verständnis der Topologie von PCS ist eine große Hilfe bei der Auswahl der technischen Route des elektrochemischen Energiespeichersystems.

1. Arbeitsstatus von PCS

PCS kann in den folgenden zwei Zuständen arbeiten und zwei wichtige Funktionen übernehmen:

Betriebszustand des Gleichrichters: Beim Laden der Batteriezellen des Energiespeichersystems wird der Wechselstrom des Netzes in Gleichstrom umgewandelt.

Betriebszustand des Wechselrichters: Beim Entladen der Zellen des Energiespeichersystems wird die Gleichstromleistung der Zellen in Wechselstrom umgewandelt und ins Netz eingespeist.

Daher ist PCS ein wichtiges Gerät für die Realisierung der bidirektionalen Energieübertragung zwischen Gleichstromzellen und Wechselstromnetz.

2. Neueste Entwicklungen

In den letzten Jahren sind durch die Entwicklung und Leistungsverbesserung neuer leistungselektronischer Bauelemente wie IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) und IGCT (Integrated Gate Commutated Thyristor) Hochspannung und hohe Leistung zu einer Realität geworden. globale Energiespeicherung.

3. die PCS-Topologie

Die Topologie von PCS lässt sich grob in die folgenden Typen unterteilen:

Enthält nur DC/AC-Verbindung

Der PWM-Wandler ist für die Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom zuständig. Der LC-Filter ist für die Filterung des Wechselstroms zuständig, wodurch Oberschwingungen reduziert werden können. Der Transformator kann die umgewandelte Spannung an die Spannung des parallelen Wechselstromnetzes anpassen und gleichzeitig das Batteriesystem an das Stromnetz anschließen. Elektrische Isolierung durchführen. Wenn das Batteriesystem geladen wird, arbeitet das PWM im Gleichrichterzustand; beim Entladen arbeitet das PWM im Wechselrichterzustand.

Vorteile: Es eignet sich für den Anschluss verteilter, unabhängiger Stromquellen an das Netz, hat eine einfache Struktur und einen relativ geringen Energieverbrauch in der PCS-Verbindung.

Benachteiligungen: Das System ist groß und teuer. Kapazität der Batterie Die Auswahl ist nicht flexibel genug. Ein Kurzschlussfehler auf der Netzseite kann kurzzeitig einen hohen Strom auf der Gleichstromseite des PCS erzeugen, der sich stärker auf das Batteriesystem auswirkt.

2 Einschließlich DC/DC- und DC/AC-Verbindungen

Der bidirektionale DC/DC-Wandler ist für die Aufwärts- und Abwärtswandlung zuständig, wodurch in einigen Szenarien ein Transformator überflüssig wird. Wenn das Batteriesystem geladen wird, arbeitet die PWM im Gleichrichterzustand, und der DC/DC-Wandler gleichrichtet die Wechselspannung auf der Netzseite in eine für den Batteriesatz geeignete Gleichspannung.

Wenn das Batteriesystem entladen wird, arbeitet der PWM-Wandler im Wechselrichterzustand. Der DC/DC-Wandler wandelt die Gleichspannung des Batteriesatzes in eine geeignete Gleichspannung um, und der PWM-Wandler wandelt sie dann in eine für das externe Wechselstromsystem geeignete Wechselspannung um.

Vorteile: Es macht die Konfiguration der Batteriekapazität flexibler und anpassungsfähiger und kann das Lade- und Entlademanagement von mehreren seriellen und parallelen Batteriemodulen realisieren.

Benachteiligungen: Im DC/DC-Zwischenkreis kommt es zu Energieverlusten, und der Wirkungsgrad des gesamten Systems wird verringert.

Kaskaden-PCS (direkt montierter Hochspannungstyp)

Die Stromversorgungseinheit ist das Herzstück des kaskadierten PCS-Geräts und für die Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom und die Stromübertragung zuständig. Die Gleichstromseite jedes Netzteils ist mit dem entsprechenden Batteriesatz verbunden, und die Wechselstromseite ist in Reihe geschaltet, um eine Kommutierungskette zu bilden.

Die Ausgangsspannungen der gleichphasigen Leistungsteile werden überlagert und bilden eine Hochspannung, die an das Stromnetz angeschlossen ist. Das Leistungsteil enthält eine H-Brücken-Kommutierungsschaltung und eine Schaltung zur Absorption der Gleichstromwelligkeit, Batterieaufladung Strombegrenzungsschaltung, Modul zur Umwandlung der Signaltrennung, Steuerplatine des Netzteils, Gleichstromschütz usw.

Bei der Auswahl der Anzahl der Stufen für kaskadierte PCS sollten unter anderem folgende Aspekte berücksichtigt werden:

Je mehr Glieder in der Kaskade, desto höher die äquivalente Schaltfrequenz und desto geringer die Ausgangsoberschwingungen, aber desto schwieriger ist die Regelung. Je mehr Glieder überwacht werden müssen, desto komplexer wird das Steuerungs- und Erkennungssystem.

Je höher die Gleichspannung des Kettenglieds ist, desto hilfreicher ist es, die Anzahl der Kettenglieder zu verringern und die Stabilität des Gesamtsystems zu verbessern. Allerdings steigt die Anzahl der Batteriezellen, die in Reihe geschaltet werden müssen, was den Ausgleich der Batteriespannung erschwert.

Wenn die Verbindung über eine automatische Bypass-Funktion verfügt, sollte die Kapazität des PCS-Gerätes nicht reduziert werden, sobald die fehlerhafte Verbindung entfernt wurde; daher sollte bei der Auswahl der gleichstromseitigen Spannung jeder Verbindung die Anzahl der redundanten Verbindungen berücksichtigt werden. Je mehr Glieder überbrückt werden können, desto größer sollte der Spielraum für die eingestellte gleichstromseitige Betriebsspannung sein.

Vorteile: Vermeidung der Verwendung eines Aufwärtstransformators für den direkten Anschluss an das Stromnetz, Verbesserung der dynamischen Reaktionsgeschwindigkeit des Geräts und Verringerung der Betriebsverluste des Energiespeicherkraftwerks.

BenachteiligungenHohe Betriebs- und Wartungskosten und komplexe Technik. Die bAterienüberwachungssystem und Leistungsmodul sind integriert, was es schwierig macht, bei Problemen die Verantwortlichkeiten zuzuordnen.

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