Fotovoltaik tarmoqqa energiya saqlash batareyasi uskunasini qo'shishda to'rtta dizayn e'tibori
Fotovoltaik (PV) qurilmalar soni o'sishda davom etayotgan bo'lsa-da, quyosh tarmog'ining talab va taklif tomonlari o'rtasidagi nomutanosiblik asosiy cheklovga aylandi. Kun davomida quyosh energiyasi juda ko'p, ammo talab unchalik ko'p emas. Bu shuni anglatadiki, mijozlar ertalab va kechqurun eng yuqori foydalanish soatlarida vatt uchun yuqori narxni to'laydilar.
Uy-joy, tijorat va kommunal xizmatlardagi quyosh qurilmalari uchun energiya saqlash tizimlari (ESS) elektr energiyasini yoki tarmoqni talab eng past bo'lgan kun davomida saqlash va talab katta bo'lganda saqlash uchun invertorlardan foydalanadi va ishlab chiqarilgan energiyani chiqaradi. Elektr tarmog‘iga ulangan quyosh tizimiga ESS qo‘shilishi foydalanuvchilarga “cho‘qqi soqol” deb nomlangan texnologiyadan foydalanishda pulni tejash imkonini beradi.
Ikki tomonlama quvvat konvertatsiyasi
An'anaviy PV uskunalari bir yo'nalishli DC / AC va DC / DC quvvat bosqichlaridan iborat, biroq bir yo'nalishli konvertatsiya qilish usuli ESSlarni kiritish uchun asosiy to'siqdir. Ko'proq komponentlar, modullar va quyi tizimlar talab qilinadi, bularning barchasi mavjud quyosh qurilmasiga ESS qo'shish xarajatlarini sezilarli darajada oshiradi.
Mavjud PV qurilmasiga batareya qo'shish uchun batareyani zaryadlash va zaryadsizlantirishning ikkita yo'li kuch faktorini to'g'rilash (PFC) va inverter quvvat darajalaridan iborat bitta yo'lga birlashtirilishi kerak. . Ammo ikkita bir yo'nalishli quvvat konvertorlari o'rniga ikki tomonlama quvvat konvertorini qanday qurish mumkin?
Gibrid invertorlar konversiya bosqichining samaradorligini samarali ravishda yaxshilashi mumkin, ammo bu samaradorlikni oshirish bir nechta quvvat konvertatsiyasini amalga oshiradigan ESS bilan jihozlangan mikrogridlar uchun muhimroqdir. Quvvatni o'zgartiruvchi tizim batareyani zaryadlash va tushirish uchun DC/DC konversiyasini boshqaradi. Shuningdek, u batareyalarda saqlangan to'g'ridan-to'g'ri oqimni tarmoqdan kirish va chiqish uchun o'zgaruvchan tokga aylantiradigan DC/AC va AC/DC konversiyasini boshqaradi.
Yuqori kuchlanishli batareya
Saqlash akkumulyatori bo'lgan mikrogrid tizimida batareyaning asosiy vazifasi fotovoltaik energiyani saqlash va talab bo'yicha tarmoqqa quvvat berishdir. Lityum-ion batareyalar qo'rg'oshinli akkumulyatorlarga qaraganda bir birlik uchun sezilarli darajada yuqori saqlash hajmiga ega.
400V batareyalar elektr transport vositalarida (EV) mashhurlik kasb etayotgan bo'lsa-da, quyosh tarmog'i qurilmalari ham batareya kuchlanishini 48V dan oshirmoqda. Lekin 400V batareya to'plamining quvvat konvertatsiyasini qanday boshqarasiz?
ESS ni kattaroq tizimlarga o'z ichiga olgan tizim boshqaruvi va aloqa imkoniyatlariga ega mikrokompyuterlardan tashqari, kam yo'qotish va samarali quvvat kalitlari ham energiya saqlash tizimlarining xavfsizligi va ishonchliligini yaxshilaydi. Silikon karbid (SiC) va galliy nitridi (GaN) materiallariga asoslangan ixcham quvvat kalitlari va real vaqt rejimida ishlaydigan mikrokompyuterlar turli xil DC energiya saqlash bloklarini joylashtirish uchun ikki tomonlama konvertorlarni o'zgartirishga imkon beradi.
Dual Active Bridge DC/DC konvertor dizayni
SiC va GaN kabi keng tarmoqli bo'shliqli yarimo'tkazgichlar quvvatni konversiyalash tizimlarini hal qilishda muhim rol o'ynaydi, ular ko'tarilgan batareya kuchlanish diapazonini boshqarishi mumkin, chunki konvertorlar quvvat zichligini oshiradi va kommutatsiya yo'qotishlarini kamaytiradi. . Quvvatni konvertatsiya qilish tizimi, shuningdek, batareya paketiga taqsimlangan ishlab chiqarish tizimidagi quvvat tebranishlarini yaxshiroq boshqarish imkonini beradi, bu esa yuqori va kengroq kuchlanishlarda aqlli va moslashuvchan tarmoq ishlashiga olib keladi.
Oxir-oqibat, quyosh qurilmalari elektromobillarda ishlatiladigan batareya paketlarini taqlid qilishi mumkin. Hozirgi vaqtda elektr transport vositalarida ishlatiladigan batareya paketlarini tarmoqqa ulangan ESS sifatida qayta ishlash g'oyasi keng tarqalgan.
Samaradorlik va tabiiy konveksiya uchun zarur bo'lgan keng tarmoqli materiallar
Devorga o'rnatilgan aqlli saqlash tizimini qurish uchun minimal tabiiy konvektiv sovutish yordamida issiqlik tarqalishini optimallashtiradigan invertorni loyihalash kerak. Taqsimlangan quvvat arxitekturalari issiqlikni butun tizim bo'ylab markazlashtirilgan tarzda taqsimlash imkonini beradi. Ushbu arxitektura zarur energiyani saqlash inverterlari turli kuchlanishlarda yuqori oqim darajalariga bardosh bera olishini va tez o'zgaruvchan yuk o'tish davriga ishonchli javob berishini ta'minlaydi.
Bunday tizimlar yuqori tezlikdagi kommutatsiyani qo'llab-quvvatlaydigan va 100kHz dan 400kHz gacha bo'lgan kommutatsiya chastotalarida himoyani ta'minlaydigan eshik drayverlarini talab qiladi. Kommutatsiya tezligi etarlicha tez bo'lmasa, siz quvvatni konvertatsiya qilish bosqichi sezilarli darajada samarasiz ekanligini topasiz.
Bu erda SiC va GaN kabi tez almashinadigan va yuqori quvvat zichligiga ega bo'lgan keng polosali bo'shliq materiallari kiradi. Ushbu yarim o'tkazgich qurilmalar fanni sovutishni talab qilmaydigan tizimlarni loyihalashni osonlashtiradi. O'rnatilgan drayver va himoya xususiyatlariga ega LMG3425R030 GaN qurilmasi ixcham profil, yuqori quvvat zichligi va tez almashtirishga ega.
Darvoza drayveri kontrollerning raqamli PWM signalini SiC yoki GaN dala effektli tranzistor (FET) tomonidan talab qilinadigan oqimga aylantiradi. PWM asosidagi kontroller bir nechta quvvat konvertatsiya bosqichlarida kuchlanish va oqimning aniq namunalarini olish imkonini beradi.
Oqim va kuchlanishni aniqlash
Yuqori chastotali kommutatsiya quvvat manbai dizayni oqim va kuchlanishni aniq aniqlash muammosiga duch keladi. Shunt bilan joriy o'lchovlar nafaqat aniqlikni oshiribgina qolmay, balki reaktsiya vaqtlarini tezlashtiradi, bu sizga tarmoqdagi har qanday o'zgarishlarga tezda javob berishga imkon beradi, shuning uchun tarmoq qisqa tutashuvi yoki uzilgan bo'lsa, tizim ulanishlarini o'chirib qo'yishingiz mumkin. Oshgan.
Joriy o'lchovlar invertor markazlashtirilgan dizaynlar uchun juda muhim, chunki nazorat algoritmi nazorat qilish uchun elektrofluometrik o'lchovlarni talab qiladi. Kuchaytirgichlar/modulyatorlar va tashqi manevrlardan ajratilgan quvvat manbalari yordamida izolyatsiyalangan oqim o'lchovlari uchun ba'zi dizayn echimlari mavjud.
Quvvat konvertorlari oqimning kuchlanish bilan fazada ekanligini aniqlash uchun tarmoqdagi oqimni o'lchashlari kerak. Oqim va kuchlanishni o'lchash orqali batareyaning zaryadlash oqimini nazorat qilishdan tashqari, inverterning ishlashi va ortiqcha yukdan himoya qilish funktsiyasi ham nazorat qilinadi.
Xulosa
AC/DC va DC/DC o'rtasida ikki tomonlama quvvat konversiyasini amalga oshiradigan gibrid invertorlar kelgusi yillarda an'anaviy quyosh invertorlarini almashtirishi kutilmoqda. Quyosh inverteri dizaynerlari gibrid invertorlar yordamida keng chiqish quvvati va kuchlanish diapazoni bilan quvvat konvertatsiyasiga erishishlari mumkin.
Batareya kuchlanishini oshirish va kuchlanish diapazonini kengaytirish energiyani saqlashga mos keladigan quyosh invertorlari uchun muhim masalalardir. Mikrokompyuter boshqaruvi va o'rnatilgan eshik drayverlari va himoyasi bo'lgan keng tarmoqli yarimo'tkazgichlar kabi muhim komponentlar bilan yuqori samaradorlik va tabiiy konveksiyaga bo'lgan ehtiyojga qo'shimcha ravishda ushbu yuqori va kengroq hujayra kuchlanishlarini qo'llab-quvvatlash mumkin.
