Empat pertimbangan reka bentuk apabila menambah peralatan bateri simpanan tenaga ke grid fotovoltaik

Walaupun bilangan kemudahan fotovoltaik (PV) terus berkembang, ketidakseimbangan antara bahagian bekalan dan permintaan grid solar telah menjadi kekangan utama. Terdapat banyak tenaga suria yang tersedia pada siang hari, tetapi permintaannya tidak begitu banyak. Ini bermakna pelanggan akan membayar harga per watt yang lebih tinggi pada waktu pagi dan petang pada waktu puncak penggunaan.

Sistem storan tenaga (ESS) untuk peranti suria di kediaman, komersil dan kemudahan awam menggunakan penyongsang untuk menyimpan elektrik atau grid pada siang hari apabila permintaan paling rendah dan untuk menyimpan apabila permintaan besar, membebaskan tenaga yang telah dijana. Menambah ESS pada sistem suria yang disambungkan dengan grid membolehkan pengguna menjimatkan wang menggunakan teknologi yang dipanggil "pencukuran puncak."

  Penukaran Kuasa Dwiarah

Peralatan PV tradisional terdiri daripada peringkat kuasa DC/AC dan DC/DC satu arah, tetapi kaedah penukaran satu arah merupakan halangan utama kepada penggabungan ESS. Lebih banyak komponen, modul dan subsistem diperlukan, semuanya meningkatkan kos dengan ketara untuk menambah ESS pada pemasangan solar sedia ada.

Untuk menambah bateri pada peranti PV sedia ada, dua laluan pengecasan dan nyahcas bateri mesti digabungkan menjadi satu laluan yang terdiri daripada pembetulan faktor kuasa (PFC) dan aras kuasa penyongsang. . Tetapi bagaimanakah anda membina penukar kuasa dua arah dan bukannya dua penukar kuasa satu arah?

 Penyongsang hibrid boleh meningkatkan kecekapan peringkat penukaran dengan berkesan, tetapi peningkatan kecekapan ini lebih penting untuk mikrogrid dilengkapi ESS yang melakukan penukaran kuasa berbilang. Sistem penukar kuasa menguruskan penukaran DC/DC untuk mengecas dan menyahcas bateri. Ia juga menguruskan penukaran DC/AC dan AC/DC, yang menukarkan arus terus yang disimpan dalam bateri kepada arus ulang alik untuk kedua-dua aliran masuk dan keluar dari grid.

  Bateri voltan tinggi

Dalam sistem mikrogrid dengan bateri simpanan, fungsi utama bateri adalah untuk menyimpan tenaga fotovoltaik dan membekalkan kuasa kepada grid atas permintaan. Bateri litium-ion mempunyai kapasiti penyimpanan seunit yang jauh lebih tinggi daripada bateri asid plumbum.

Walaupun bateri 400V semakin popular dalam kenderaan elektrik (EV), peranti grid solar juga meningkatkan voltan bateri daripada 48V. Tetapi bagaimana anda menguruskan penukaran kuasa pek bateri 400V?

Selain mikrokomputer dengan kawalan sistem dan keupayaan komunikasi yang menggabungkan ESS ke dalam sistem yang lebih besar, suis kuasa kehilangan rendah dan cekap juga meningkatkan keselamatan dan kebolehpercayaan sistem storan tenaga. Suis kuasa padat dan mikrokomputer masa nyata berdasarkan bahan silikon karbida (SiC) dan galium nitrida (GaN) membenarkan pengubahsuaian penukar dua hala untuk menampung pelbagai unit simpanan tenaga DC.

  Reka Bentuk Penukar DC/DC Jambatan Dwi Aktif

Semikonduktor jurang jalur lebar seperti SiC dan GaN memainkan peranan penting dalam menyelesaikan sistem penukaran kuasa yang boleh mengendalikan julat voltan bateri yang semakin meningkat apabila penukar meningkatkan ketumpatan kuasa dan mengurangkan kehilangan pensuisan. . Sistem penukaran kuasa juga membolehkan pek bateri mengurus turun naik kuasa dengan lebih baik dalam sistem penjanaan teragih, menghasilkan operasi grid pintar dan berdaya tahan pada voltan yang lebih tinggi dan lebih luas.

Akhirnya, peranti solar boleh meniru pek bateri yang digunakan dalam kereta elektrik. Idea mengitar semula pek bateri yang kini digunakan dalam kenderaan elektrik sebagai ESS yang disambungkan dengan grid menjadi perkara biasa.

  Bahan Celah Jalur Lebar Diperlukan untuk Kecekapan dan Perolakan Semulajadi

Untuk membina sistem storan yang dipasang di dinding pintar, adalah perlu untuk mereka bentuk penyongsang yang mengoptimumkan pelesapan haba menggunakan penyejukan perolakan semula jadi yang minimum. Seni bina kuasa teragih membolehkan haba diagihkan secara berpusat ke seluruh sistem. Seni bina ini memastikan penyongsang storan tenaga yang diperlukan boleh mengendalikan paras arus yang tinggi pada voltan yang berbeza dan bertindak balas dengan pasti kepada transien beban yang berubah dengan pantas.

Sistem sedemikian memerlukan pemacu pintu yang menyokong pensuisan berkelajuan tinggi dan memberikan perlindungan pada frekuensi pensuisan 100kHz hingga 400kHz. Jika kelajuan pensuisan tidak cukup pantas, anda akan mendapati bahawa fasa penukaran kuasa adalah tidak cekap dengan ketara.

Di sinilah bahan jurang jalur lebar dengan pensuisan pantas dan ketumpatan kuasa tinggi, seperti SiC dan GaN, masuk. Peranti semikonduktor ini memudahkan reka bentuk sistem yang tidak memerlukan penyejukan kipas. Peranti LMG3425R030 GaN dengan ciri pemacu dan perlindungan terbina dalam menampilkan profil padat, ketumpatan kuasa tinggi dan pensuisan pantas.

Pemacu gerbang menukar isyarat PWM digital pengawal kepada arus yang diperlukan oleh transistor kesan medan (FET) SiC atau GaN. Pengawal berasaskan PWM membolehkan pensampelan voltan dan arus yang tepat merentasi pelbagai peringkat penukaran kuasa.

  Pengesanan Arus dan Voltan

Reka bentuk bekalan kuasa pensuisan frekuensi tinggi berhadapan dengan cabaran penderiaan arus dan voltan yang tepat. Pengukuran semasa dengan shunt bukan sahaja meningkatkan ketepatan tetapi juga mempercepatkan masa tindak balas, membolehkan anda bertindak balas dengan cepat kepada sebarang perubahan dalam grid, supaya anda boleh menutup sambungan sistem jika grid litar pintas atau terputus. Bertambah.

Pengukuran semasa adalah penting untuk reka bentuk inverter-centric, kerana algoritma kawalan memerlukan pengukuran elektrofluometrik untuk kawalan. Beberapa penyelesaian reka bentuk tersedia untuk pengukuran arus terpencil menggunakan penguat/modulator dan bekalan kuasa yang diasingkan daripada shunt luaran.

Penukar kuasa perlu mengukur arus dalam grid untuk melihat sama ada arus berada dalam fasa dengan voltan. Dengan mengukur arus dan voltan, selain mengawal arus pengecasan bateri, operasi penyongsang dan fungsi perlindungan beban lampau juga dikawal.

  Kesimpulan

Penyongsang hibrid, yang melakukan penukaran kuasa dwiarah antara AC/DC dan DC/DC, dijangka menggantikan penyongsang suria tradisional pada tahun-tahun akan datang. Pereka bentuk penyongsang solar akan dapat mencapai penukaran kuasa dengan kuasa keluaran yang luas dan julat voltan dengan menggunakan penyongsang hibrid.

Meningkatkan voltan bateri dan mengembangkan julat voltan adalah isu penting untuk penyongsang suria yang serasi dengan simpanan tenaga. Dengan komponen penting seperti kawalan mikrokomputer dan semikonduktor jurang jalur lebar dengan pemacu dan perlindungan pintu terbina dalam, voltan sel yang lebih tinggi dan lebih luas ini boleh disokong sebagai tambahan kepada keperluan untuk kecekapan tinggi dan perolakan semula jadi.