用于电动汽车充电的EliteSiC解决方案

概述

电池储能系统 (BESS) 是一个快速增长的工业市场，以满足从碳基能源向更多可再生和可持续方法转化的电力储存需求。许多国家也提供安装这些储能系统的激励措施，从而加大了住宅、工业和商业应用对储能的需求。太阳能系统和电动汽车充电站中需要使用储能系统，同时使用类似的组件和拓扑结构。

系统实施

系统描述

构建 BESS 的四个要素

BESS由4个部分组成，无论是用于住宅还是商业用途。电池组由数百或数千个电池单元组成，以建立商业级系统，高压模块集成在电池架或电池组中以实现更高容量。充电和放电电压通常在50 V到1100 V之间，具体取决于电池电压和电路拓扑。电池管理系统(BMS)是一个管理可充电电池的电子系统，确保电池在安全工作区域(SOA)内运行，监测运行状态，计算和报告实时数据等，以确保更长的运行寿命。功率转换系统(PCS)是用于电池组与电网及/或负载之间双向能量转换的另一个重要子系统，是决定系统成本、尺寸和性能的一个重要因素。能源管理系统(EMS)是由电力网运营商使用的基于软件的计算机辅助工具系统，用于监测、控制和优化发电或传输系统的性能。

交流耦合系统和直流耦合系统

BESS 目前分为两种类型，AC耦合和DC耦合系统。AC耦合BESS是可以添加到现有太阳能/能源发电系统/电网中的独立系统，易于升级。然而，它需要额外的功率转换阶段才能完成充放电，导致更高的损耗。另一方面，DC耦合系统通常用于住宅混合太阳能逆变器，通过连接到DC总线提供额外的能量存储容量。它涉及单一的DC-DC转换步骤，但在产品设计时需要做出决定，因为DC总线电压通常较高，可能带来安全或改装挑战。

双向操作

BESS（电池储能系统）的功率转换阶段需要双向操作。通常，三相逆变器可以是双向操作，当逆模式下作为AC-DC转换器运行时，UPS的无功模式或电机驱动的制动模式。通常，功率转换器，特别是拓扑结构，是通过选择和相对调整开关和二极管的尺寸来优化单一用例和功率流动的单一方向。用作PFC模式下的AC-DC转换器的三相逆变器，其效率不如优化过的AC-DC PFC转换器。即使是设计为双向的DC-AC拓扑，其在一个方向上的性能也会优于另一个方向。因此，重要的是要记住最常见的使用场景。此外，不是所有的拓扑结构都可以实现双向性，所以预先选择合适的拓扑结构是一个重要因素。阅读AND90142 - 解析三相功率因数校正拓扑以了解三电平技术及其特色三电平PFC电路。

在PCS中使用碳化硅产品

与IGBT相比，碳化硅（SiC）器件在高压和大电流应用中具有更多优势，例如实现高频开关。虽然在BESS设计中IGBT仍然是首选，但考虑到不同的开关策略，在某些部分整合SiC器件可以获得更优性能。例如，在采用A-NPC的双向逆变器中，由于专用的开关策略要求内开关具有高开关频率，可以选择在内桥臂使用SiC器件以减少开关损耗，而其余开关仍然可以使用低V_CE(SAT) IGBT以维持可控成本。

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