ترتبط طوبولوجيا نظام تحويل الطاقة (PCS) لنظام تخزين الطاقة الكهروكيميائية ارتباطًا وثيقًا بالمسار الفني لنظام تخزين الطاقة الكهروكيميائية.

يمكن أن يعمل PCS في الحالتين التاليتين وبالتالي يتحمل وظيفتين مهمتين:

1. حالة عمل النظام r المقوم: يحول التيار المتردد لشبكة الطاقة إلى تيار مباشر عند شحن بطارية نظام تخزين الطاقة

2. حالة عمل العاكس: عند تفريغ بطارية نظام تخزين الطاقة، يتم تحويل التيار المباشر للبطارية إلى تيار متناوب ويتم تغذيتها في شبكة الطاقة

لذلك، تعد PCS معدات مهمة لتحقيق نقل الطاقة ثنائي الاتجاه بين خلية DC وشبكة AC.

في السنوات الأخيرة، بفضل الأجهزة الإلكترونية الجديدة للطاقة بما في ذلك IGBTs (الترانزستورات ثنائية القطب ذات البوابة المعزولة)، والترانزستور ثنائي القطب ذو البوابة المعزولة) وIGCT (الثايرستور المتبادل للبوابة المتكاملة) وتحسين الأداء، تم إنتاج وتطبيق أجهزة PCS ذات الجهد العالي والطاقة العالية أصبحت حقيقة.

يمكن تقسيم طوبولوجيا PCS تقريبًا إلى الأنواع التالية:

1. يحتوي فقط على وصلات DC/AC.

محول PWM مسؤول عن تحويل التيار المباشر إلى تيار متردد، ويكون مرشح LC مسؤولاً عن تصفية التيار المتردد، مما قد يقلل التوافقيات. ، ويمكن للمحول مطابقة الجهد المحول مع جهد شبكة التيار المتردد المتوازي، ولعب دور العزل الكهربائي بين نظام البطارية والشبكة. عندما يتم شحن نظام البطارية، يعمل PWM في حالة المقوم؛ عند التفريغ، يعمل PWM في حالة العاكس.


المزايا: مناسبة لتوصيل شبكة الطاقة المستقلة الموزعة على الشبكة، وبنية بسيطة، واستهلاك طاقة وصلة PCS منخفض نسبيًا.

العيوب: حجم النظام الكبير والتكلفة العالية. عدم وجود مرونة في اختيار القدرات. قد يؤدي خطأ الدائرة القصيرة على جانب شبكة الطاقة إلى توليد وقت قصير وتيار كبير على جانب التيار المستمر في PCS، مما سيكون له تأثير كبير على نظام البطارية.


2. يحتوي على وصلات DC/DC وDC/AC

محولات DC/DC ثنائية الاتجاه مسؤولة عن التحويل من أعلى إلى أسفل، وبالتالي تجنب استخدام المحولات في بعض السيناريوهات. عندما يتم شحن نظام البطارية، يعمل PWM في حالة المقوم، ويقوم محول DC/DC بتصحيح جهد التيار المتردد على جانب الشبكة إلى جهد التيار المستمر المناسب لحزمة البطارية. عندما يتم تفريغ نظام البطارية، يعمل PWM في حالة العاكس، ويقوم محول DC/DC بتحويل جهد التيار المستمر لحزمة البطارية إلى جهد التيار المستمر المناسب، ثم يحوله إلى جهد التيار المتردد المناسب لنظام التيار المتردد الخارجي من خلال محول بوم.

المزايا: إنه يجعل تكوين سعة البطارية أكثر مرونة وقابلية للتكيف، ويمكنه تحقيق إدارة الشحن والتفريغ لوحدات البطارية متعددة السلاسل والمتوازية.

العيوب: يعاني رابط DC/DC من فقدان الطاقة، مما يقلل من كفاءة النظام بأكمله.

3. Cascade PCS (تعليق مباشر عالي الجهد)

وحدة الطاقة هي المكون الأساسي لجهاز PCS المتتالي، وهو المسؤول عن تحويل AC/DC ونقل الطاقة. يتم توصيل جانب التيار المستمر لكل وحدة طاقة بحزمة البطارية المقابلة، ويتم توصيل جانب التيار المتردد في سلسلة لتشكيل سلسلة محول. يتم فرض جهد الخرج لوحدة الطاقة في الطور لتشكيل شبكة وصول عالية الجهد. تدمج وحدة الطاقة دائرة محول الجسر H، ودائرة امتصاص تموج DC، ودائرة تحديد تيار الشحن، ووحدة تحويل عزل الإشارة، ولوحة تحكم وحدة الطاقة، وموصل DC، وما إلى ذلك.

الجوانب التي يجب أخذها في الاعتبار عند اختيار مستوى أجهزة الكمبيوتر المتتالية هي:

(1) كلما زاد عدد الروابط المتتالية، زاد تردد التبديل المكافئ، وانخفضت توافقيات الإخراج، ولكن كلما زادت صعوبة التحكم، زادت الحاجة إلى زيادة الروابط كلما كان نظام التحكم والكشف أكثر تعقيدًا.

(2) كلما زاد جهد التيار المستمر لوصلة السلسلة، فإنه يساعد على تقليل عدد وصلات السلسلة وتحسين استقرار النظام العام، ولكن عدد خلايا البطارية التي تحتاج إلى التوصيل في سلسلة قد زاد، مما أدى إلى زيادة أكثر صعوبة في موازنة جهد البطارية.

(3) عندما يحتوي الرابط على وظيفة التجاوز التلقائي، بمجرد إزالة الارتباط المعيب، لا ينبغي تقليل سعة جهاز PCS، لذلك يجب أن يأخذ اختيار الجهد الجانبي DC لكل رابط في الاعتبار عدد الروابط الزائدة عن الحاجة. كلما زاد عدد الوصلات المسموح لها بالتجاوز، كلما كان يجب ضبط جهد التشغيل على جانب التيار المستمر.

المزايا: تجنب استخدام المحول المعزز للاتصال مباشرة بشبكة الطاقة، وتحسين سرعة الاستجابة الديناميكية للجهاز، وتقليل فقدان التشغيل لمحطة طاقة تخزين الطاقة.

العيوب: ارتفاع تكاليف التشغيل والصيانة، والتكنولوجيا الأكثر تعقيدا. تم دمج نظام إدارة البطارية ووحدة الطاقة، مما يجعل من الصعب تقسيم المسؤوليات عند حدوث مشكلات.