一、储能PCS概述
储能PCS,即储能变流器,是储能系统与电网之间实现电能双向流动的核心部件。它主要用于控制蓄电池的充电和放电过程,进行交直流的变换,使得在无电网情况下也能直接为交流负荷供电。储能PCS主要由DC/AC双向变流器、控制单元等构成,其核心功能是实现电能的双向转换和调节。
储能PCS在电力系统中的应用主要集中在微电网、分布式能源系统、电动汽车充电站等领域。在这些应用场景中,储能PCS能够实现能源的储存、调度和优化利用,提高能源利用效率,降低能源成本,并增强系统的可靠性和稳定性,实现对电网的削峰填谷、调频调峰、有功储备以及无功支撑。同时,变流器也具备恒压、恒流和恒功率的多种充放电模式。
二、储能PCS与逆变器的区别
1、储能PCS不仅可以将可再生能源产生的直流电转换为交流电,还能将储存的直流电转换回交流电以供应给负载使用。这使得储能PCS在能源储存和管理方面发挥着关键作用。而逆变器则主要关注于将直流电转换为交流电的功能,以满足各种设备的用电需求。
2、储能PCS和逆变器的应用领域也有所不同,储能PCS主要应用于储能系统,如微电网、分布式能源系统、电动汽车充电站等。在这些应用中,储能PCS能够实现能源的储存、调度和优化利用,提高能源利用效率并降低能源成本。而逆变器则广泛应用于家庭、工业和商业领域,为各种设备提供稳定的交流电源。
3、储能PCS通过控制电池的充放电过程实现电能的双向转换和调节。在充电过程中PCS将交流电转换为直流电并储存到电池中;在放电过程中则将电池中的直流电转换为交流电供应给负载使用。而逆变器则通过电子元件的开关作用将直流电转变为交流电输出给设备使用。
三、储能PCS常见拓扑
TNPC(T型NPC):TNPC是一种常见的NPC拓扑结构,其特点是使用T型连接方式,这种结构在高压大功率应用中表现出色。TNPC结构能够有效减少谐波,提高输出电压的质量,并且在控制策略上相对简单,适合于需要高效率和高质量输出的应用场景。
INPC(I型NPC):INPC,也称为NPC1,是另一种常见的NPC拓扑结构。它的特点是使用I型连接方式,结构相对简单,适用于中等功率的应用。INPC在调制方法上也有其独特之处,能够在保证高效转换的同时,提供较好的电流控制能力。
ANPC(改进型NPC):ANPC是NPC的一种改进型结构,主要通过对传统NPC拓扑的优化,提高了系统的可靠性和效率。ANPC在调制方法上进行了优化,特别是在桥臂电压指令过渡时,通过精细的控制策略减少了开关管的损耗和热量产生,从而提高了系统的整体性能和寿命。

四、安森美方案介绍
三相I-NPC是功率转换系统中常见的双向拓扑结构,以匹配不断增加的母线电压。与三相半桥等两电平拓扑相比,I-NPC需要更多的元器件和驱动信号,复杂的开关方案也对设计者提出了挑战。但其优点是显著降低开关损耗,降低电流纹波,减少EMI等。
NXH600N65L4Q2F2/ NXH400N100L4Q2F2/ NXH600N105L7F5是一款包含I-NPC逆变器的高性能IGBT PIM,适用于100KW/180KW/250KW商用功率转换系统
另外还有适用于130KW功率输出的高性能三电平T-NPC转换器的NXH600T120L7F5,以及适用于1.6MW至1.8MW 功率输出的高性能三电平ANPC转换器NXH800H120L7QDSG。

在130KW功率以下还可以采用单管方案去搭建,如第七代IGBT:FGY100T120SWD,或第三代SiC MOS:NTH4L013N120M3S


安森美 (onsemi) 在储能系统和太阳能组串式逆变器方面拥有广泛的产品组合。

栅极驱动器:
为了快速安全地驱动开关管,需要可靠的栅极驱动器,安森美有单/双通道的NCP51xxx/NCD57xxx系列隔离驱动。


要在 ESS 中进行准确的电压和电流测量,需要可靠且精密的运算放大器(OpAmp)或电流检测放大器。安森美提供高精度、低功耗、电流监测(集成电阻)放大器,具有不同的供电电流、增益带宽积和封装,以便电压电流信号的反馈实现闭环控制。

安森美推出的NCN26010是市场上首批符合802.3cg标准的控制器之一,提供以下优势:
·优秀的抗干扰能力,其噪声抗干扰能力超过IEEE 802.3cg标准要求,能够支持50米以上的通信距离。
·减少高达70%的线缆使用,并将安装成本降低多达80%
·减少软件维护成本

