Cấu trúc liên kết của Hệ thống chuyển đổi năng lượng (PCS) của hệ thống lưu trữ năng lượng điện hóa có liên quan chặt chẽ với lộ trình kỹ thuật của hệ thống lưu trữ năng lượng điện hóa.
PCS có thể hoạt động ở hai trạng thái sau và do đó đảm nhận hai chức năng quan trọng:
1. Trạng thái làm việc của
r ectifier: chuyển đổi dòng điện xoay chiều của lưới điện thành dòng điện một chiều khi sạc ắc quy của hệ thống
tích trữ năng lượng
2. Trạng thái làm việc của biến tần: Khi xả ắc quy của hệ thống tích trữ năng lượng, dòng điện một chiều của ắc quy được chuyển đổi thành dòng điện xoay chiều và đưa vào lưới điện.
Do đó, PCS là thiết bị quan trọng để thực hiện việc truyền năng lượng hai chiều giữa tế bào DC và mạng AC.
Trong những năm gần đây, nhờ các thiết bị điện tử công suất mới bao gồm IGBT (transistor lưỡng cực có cổng cách điện), bóng bán dẫn lưỡng cực có cổng cách ly) và IGCT (thyristor chuyển mạch cổng tích hợp) đã phát triển và cải thiện hiệu suất, Việc sản xuất và ứng dụng các thiết bị PCS điện áp cao và công suất cao đã trở thành hiện thực.
Cấu trúc liên kết của PCS có thể được chia đại khái thành các loại sau:
1. Chỉ chứa các liên kết DC/AC
Bộ chuyển đổi PLC chịu trách nhiệm chuyển đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều, bộ lọc LC chịu trách nhiệm lọc dòng điện xoay chiều, có thể làm giảm sóng hài , và máy biến áp có thể kết hợp điện áp biến đổi với điện áp mạng AC song song và đóng vai trò cách ly điện giữa hệ thống pin và lưới điện. Khi hệ thống pin đang sạc, xung điện hoạt động ở trạng thái chỉnh lưu; Khi phóng điện,PWM hoạt động ở trạng thái biến tần.
Ưu điểm: Thích hợp cho kết nối lưới điện độc lập phân tán, cấu trúc đơn giản, mức tiêu thụ năng lượng liên kết PCS tương đối thấp.
Nhược điểm: kích thước hệ thống lớn và giá thành cao. Thiếu linh hoạt trong việc lựa chọn năng lực. Sự cố chập mạch phía lưới điện có thể tạo ra dòng điện lớn và thời gian ngắn ở phía DC của PCS, điều này sẽ ảnh hưởng lớn đến hệ thống ắc quy.
2. Chứa các liên kết DC/DC và DC/AC
Bộ chuyển đổi DC/DC hai chiều chịu trách nhiệm chuyển đổi lên xuống, do đó tránh được việc sử dụng máy biến áp trong một số trường hợp. Khi hệ thống ắc quy đang sạc, bộ điều khiển xung điện xung lực (PWM) hoạt động ở trạng thái chỉnh lưu và bộ chuyển đổi DC/DC sẽ điều chỉnh điện áp xoay chiều ở phía lưới thành điện áp DC phù hợp với bộ ắc quy. Khi hệ thống pin xả hết, xung điện hoạt động ở trạng thái biến tần và bộ chuyển đổi DC/DC sẽ chuyển đổi điện áp DC của bộ pin thành điện áp DC thích hợp, sau đó chuyển đổi thành điện áp xoay chiều phù hợp với hệ thống AC bên ngoài thông qua bộ điều khiển. Bộ chuyển đổiPWM.
Ưu điểm: Nó làm cho cấu hình dung lượng pin linh hoạt và dễ thích ứng hơn, đồng thời có thể thực hiện việc quản lý sạc và xả của các mô-đun pin nhiều dòng và song song.
Nhược điểm: Liên kết DC/DC bị tổn thất năng lượng và hiệu suất của toàn bộ hệ thống bị giảm.
3. Cascade PCS (treo trực tiếp điện áp cao)
Bộ nguồn là thành phần cốt lõi của thiết bị PCS xếp tầng, chịu trách nhiệm chuyển đổi AC/DC và truyền tải điện. Phía DC của mỗi bộ nguồn được kết nối với bộ pin tương ứng và phía AC được kết nối nối tiếp để tạo thành chuỗi chuyển đổi. Điện áp đầu ra của bộ nguồn cùng pha được xếp chồng lên nhau để tạo thành lưới truy cập điện áp cao. Bộ nguồn tích hợp mạch chuyển đổi cầu H, mạch hấp thụ gợn sóng DC, mạch giới hạn dòng sạc, mô-đun chuyển đổi cách ly tín hiệu, bảng điều khiển bộ nguồn, công tắc tơ DC, v.v.
Các khía cạnh cần được xem xét khi lựa chọn mức độ của PCS xếp tầng là:
(1) Càng nhiều liên kết xếp tầng, tần số chuyển mạch tương đương càng cao, sóng hài đầu ra càng thấp, nhưng việc điều khiển càng khó thì càng cần nhiều liên kết. được giám sát thì hệ thống điều khiển và phát hiện càng phức tạp.
(2) Điện áp DC của liên kết chuỗi càng cao, có lợi cho việc giảm số lượng liên kết chuỗi và cải thiện độ ổn định của hệ thống tổng thể, nhưng số lượng tế bào pin cần kết nối nối tiếp đã tăng lên, dẫn đến cân bằng điện áp pin khó khăn hơn.
(3) Khi liên kết có chức năng tự động bỏ qua, sau khi loại bỏ liên kết bị lỗi, công suất của thiết bị PCS sẽ không bị giảm, do đó việc lựa chọn điện áp phía DC của mỗi liên kết phải xem xét số lượng liên kết dự phòng. Càng nhiều liên kết được phép bỏ qua thì điện áp hoạt động ở phía DC càng cao.
Ưu điểm: Tránh sử dụng máy biến áp tăng áp để đấu nối trực tiếp vào lưới điện, cải thiện tốc độ đáp ứng động của thiết bị, giảm tổn thất vận hành của trạm lưu trữ năng lượng.
Nhược điểm: chi phí vận hành và bảo trì cao, công nghệ phức tạp hơn. Hệ thống quản lý pin và module nguồn được tích hợp nên khó phân chia trách nhiệm khi có sự cố xảy ra.
