EV 충전을 위한 EliteSiC 솔루션

개요

배터리 에너지 저장 시스템(BESS)은 탄소 기반 에너지원에서 더 재생 가능하고 지속 가능한 방법으로의 전환에 따른 에너지 저장 수요를 충족시키기 위한 빠르게 성장하는 산업 시장입니다. 많은 국가에서 이러한 에너지 저장 시스템 설치를 위한 인센티브를 제공하여 주거, 산업, 상업 분야에서 에너지 저장의 필요성이 증가하고 있습니다. 에너지 저장 시스템은 비슷한 구성 요소와 토폴로지를 사용하는 태양광 시스템 및 EV 충전소에 필요합니다.

시스템 구현

시스템 설명

BESS 구축을 위한 네 가지 요소

BESS는 주거용이든 상업용이든 4개의 부분으로 구성되어 있습니다. 배터리 팩은 상업 수준 시스템을 구축하기 위해 수백 또는 수천 개의 배터리 셀로 구성되며, 고전압 모듈은 더 높은 용량을 위해 배터리 랙 또는 뱅크에 통합됩니다. 충전 및 방전 전압은 배터리 전압과 회로 토폴로지에 따라 일반적으로 50V에서 1100V 사이입니다. BMS(배터리 관리 시스템)는 배터리가 SOA(안전 작동 영역) 내에서 작동하도록 보장하고, 작동 상태를 모니터링하며, 실시간 데이터를 계산하고 보고하는 등, 충전 가능한 배터리를 관리하여 더 긴 작동 수명을 보장하는 전자 시스템입니다. PCS는 배터리 팩과 그리드 및/또는 부하 간의 에너지 양방향 변환을 위한 중요한 하위 시스템으로, 시스템 비용, 크기 및 성능을 결정하는 큰 요인입니다. EMS는 전력 유틸리티 그리드의 운영자가 발전 또는 전송 시스템의 성능을 모니터링, 제어 및 최적화하기 위해 사용하는 컴퓨터 지원 도구의 소프트웨어 기반 시스템입니다.

AC 결합 시스템 및 DC 결합 시스템

BESS는 현재 AC 커플링 시스템과 DC 커플링 시스템의 두 가지 유형으로 분류됩니다. AC 커플링 BESS는 기존의 태양광/에너지 생성 시스템/그리드에 추가할 수 있는 분리된 시스템으로 쉽게 업그레이드할 수 있습니다. 그러나 완전한 충전/방전을 구현하기 위해 추가적인 전력 변환 단계가 필요하며, 이로 인해 손실이 증가합니다. 반면, DC 커플링 시스템은 일반적으로 주거용 하이브리드 태양광 인버터에 사용되며, DC 버스에 연결하여 추가적인 에너지 저장 용량을 제공합니다. 단일 DC-DC 변환 단계만 필요하지만, 제품 설계 시 DC 버스 전압이 종종 높아 안전성 또는 개조 문제를 일으킬 수 있으므로 결정이 필요합니다.

양방향 작동

BESS의 전력 변환 단계는 양방향 작동이 필요합니다. 일반적으로 삼상 인버터는 양방향이 가능하며 역 모드, UPS를 위한 반응 모드 또는 모터 드라이브의 제동 모드에서 작동할 때 AC-DC 변환기로 작동할 수 있습니다. 일반적으로 전력 변환기, 특히 톱니 유형은 하나의 사용 사례와 전력 흐름의 한 방향에 대해 스위치와 다이오드의 선택과 상대적 크기를 통해 최적화됩니다. PFC 모드에서 AC-DC 변환기로 사용되는 삼상 인버터는 최적화된 AC-DC PFC 변환기만큼 효율적이지 않을 것입니다. 양방향으로 설계된 DC-AC 톱니 유형조차도 한 방향에서 다른 방향보다 더 나은 성능을 보일 것입니다. 따라서 가장 일반적인 사용 사례가 무엇인지 염두에 두는 것이 중요합니다. 또한 모든 톱니 유형에서 양방향성이 달성될 수 있는 것은 아니므로 적절한 것을 사전에 선택하는 것이 중요한 요소입니다. 삼상 전력 인자 교정 톱니 유형 및 주요 삼상 PFC 회로를 이해하려면 AND90142 - 삼상 전력 인자 교정 톱니 유형의 신비를 풀다를 읽으십시오.

PCS에서 실리콘 카바이드 제품 사용

IGBT와 비교할 때 실리콘 카바이드 (SiC) 소자는 고주파 스위칭을 가능하게 하는 고전압, 고전류 응용 분야에서 더 많은 장점을 가집니다. IGBT가 여전히 BESS 설계에서 선호되는 선택이지만, 다양한 스위칭 전략을 고려할 때 특정 섹션에 SiC 소자를 사용하면 우수한 성능을 얻을 수 있습니다. 예를 들어 A-NPC를 사용하는 양방향 인버터에서 전용 스위칭 전략으로 인해 높은 스위칭 주파수가 필요한 내부 스위치 부분에 SiC 소자를 선택하면 스위칭 손실을 줄일 수 있으며, 나머지 스위치는 여전히 낮은 V_CE(SAT) IGBT를 사용하여 비용을 제어할 수 있습니다.

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