La topología del sistema de conversión de energía (PCS) del sistema de almacenamiento de energía electroquímico está estrechamente relacionada con la ruta técnica del sistema de almacenamiento de energía electroquímico. El PCS
puede operar en los dos estados siguientes y, por lo tanto, asume dos funciones importantes:
1. El estado de funcionamiento del
rectificador : convierte la corriente alterna de la red eléctrica en corriente continua cuando se carga la batería del
sistema de almacenamiento de energía
2. Estado de funcionamiento del inversor: cuando se descarga la batería del sistema de almacenamiento de energía, la corriente continua de la batería se convierte en corriente alterna y se alimenta a la red eléctrica.
Por lo tanto, el PCS es un equipo importante para realizar la transferencia de energía bidireccional entre la celda de CC y la red de CA.
En los últimos años, gracias al desarrollo y mejora del rendimiento de nuevos dispositivos electrónicos de potencia, incluidos IGBT (transistores bipolares de puerta aislada), transistor bipolar de puerta aislada) e IGCT (tiristor conmutado de puerta integrada), la producción y aplicación de dispositivos PCS de alto voltaje y alta potencia. se han convertido en una realidad.
La topología de PCS se puede dividir aproximadamente en los siguientes tipos:
1. Contiene solo enlaces CC/CA
El convertidor PWM es responsable de convertir la corriente continua en corriente alterna, el filtro LC es responsable de filtrar la corriente alterna, lo que puede reducir los armónicos. , y el transformador puede hacer coincidir el voltaje transformado con el voltaje de la red de CA paralela y desempeñar el papel de aislamiento eléctrico entre el sistema de batería y la red. Cuando el sistema de batería se está cargando, PWM funciona en estado rectificador; Cuando se descarga, PWM funciona en estado inversor.
Ventajas: Adecuado para conexión a red eléctrica independiente distribuida en red, estructura simple, el consumo de energía del enlace PCS es relativamente bajo.
Desventajas: sistema de gran tamaño y alto coste. Falta de flexibilidad en la selección de capacidad. La falla de cortocircuito en el lado de la red eléctrica puede generar un tiempo breve y una gran corriente en el lado de CC del PCS, lo que tendrá un gran impacto en el sistema de batería.
2. Contiene enlaces CC/CC y CC/CA
Los convertidores CC/CC bidireccionales son responsables de la conversión arriba-abajo, evitando así el uso de transformadores en algunos escenarios. Cuando el sistema de batería se está cargando, el PWM funciona en estado rectificador y el convertidor CC/CC rectifica el voltaje CA en el lado de la red al voltaje CC adecuado para el paquete de baterías. Cuando el sistema de batería está descargado, PWM funciona en el estado inversor y el convertidor CC/CC convierte el voltaje CC del paquete de batería al voltaje CC apropiado y luego lo convierte en el voltaje CA adecuado para el sistema CA externo a través del Convertidor PWM.
Ventajas: Hace que la configuración de la capacidad de la batería sea más flexible y adaptable, y puede realizar la gestión de carga y descarga de módulos de batería multiseries y paralelos.
Desventajas: El enlace CC/CC tiene pérdida de energía y se reduce la eficiencia de todo el sistema.
3. PCS en cascada (suspensión directa de alto voltaje)
La unidad de potencia es el componente central del dispositivo PCS en cascada, que es responsable de la conversión CA/CC y la transmisión de energía. El lado de CC de cada unidad de alimentación está conectado al paquete de baterías correspondiente y el lado de CA está conectado en serie para formar una cadena de convertidor. El voltaje de salida de la unidad de potencia en fase se superpone para formar una red de acceso de alto voltaje. La unidad de potencia integra un circuito convertidor de puente H, un circuito de absorción de ondulación de CC, un circuito limitador de corriente de carga, un módulo de conversión de aislamiento de señal, un tablero de control de la unidad de potencia, un contactor de CC, etc.
Los aspectos que deben considerarse al seleccionar el nivel de PCS en cascada son:
(1) Cuanto más enlaces en cascada, mayor será la frecuencia de conmutación equivalente, menores serán los armónicos de salida, pero cuanto más difícil sea el control, más enlaces necesitarán ser monitoreados, más complejo es el sistema de control y detección.
(2) Cuanto mayor sea el voltaje de CC del eslabón de la cadena, favorece la reducción del número de eslabones de la cadena y mejora la estabilidad del sistema general, pero la cantidad de celdas de batería que deben conectarse en serie ha aumentado, lo que resulta en Equilibrio de voltaje de la batería más difícil.
(3) Cuando el enlace tiene la función de derivación automática, una vez que se elimina el enlace defectuoso, la capacidad del dispositivo PCS no debe reducirse, por lo que la selección del voltaje del lado CC de cada enlace debe considerar el número de enlaces redundantes. Cuantos más enlaces se permitan puentear, mayor será el voltaje de funcionamiento en el lado de CC.
Ventajas: Evite el uso de transformador elevador para conectarse directamente a la red eléctrica, mejore la velocidad de respuesta dinámica del dispositivo y reduzca la pérdida operativa de la central de almacenamiento de energía.
Desventajas: altos costos de operación y mantenimiento, tecnología más compleja. El sistema de gestión de la batería y el módulo de alimentación están integrados, lo que dificulta dividir las responsabilidades cuando surgen problemas.
