用于集成太陽能和儲能系統(tǒng)的5種轉(zhuǎn)換器拓?fù)?/h1>
儲能系統(tǒng)價格變得越來越實惠，電價也在上漲，因此對可再生能源的需求不斷增加。許多住宅現(xiàn)在使用太陽能發(fā)電和電池儲能相結(jié)合的系統(tǒng)，確保在太陽能無法滿足需求時能夠提供能源。圖 1 展示了一個住宅用例，圖 2 展示了如何將典型的光伏逆變器系統(tǒng)與儲能系統(tǒng)進(jìn)行集成。
本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/202303/444929.htm
圖1 一種住宅用太陽能發(fā)電和儲能系統(tǒng)安裝方案
圖2 具有儲能系統(tǒng)的典型光伏逆變器系統(tǒng)
理想情況下，這種類型的系統(tǒng)具有可實現(xiàn)交流/直流和直流/直流轉(zhuǎn)換和高功率密度的高效電源管理組件（具有盡可能小的解決方案尺寸），這些組件具有高度可靠性（損耗超低）并有助于將產(chǎn)品快速推向市場。然而，這些要求并非總能同時實現(xiàn)，需要就這些子塊的理想電源轉(zhuǎn)換拓?fù)溥M(jìn)行權(quán)衡。
交流/直流和直流/直流降壓和升壓電源轉(zhuǎn)換器的現(xiàn)有電源拓?fù)涞墓餐c是具有交錯運行的半橋或轉(zhuǎn)換器分支，旨在用于提高直流/直流轉(zhuǎn)換器中的功率級別，或者通過放置三個以 120 度相移運行的分支在交流/直流逆變器或功率因數(shù)校正級中實現(xiàn)三相工作模式。圖 3 所示為五種電源拓?fù)涞暮喕韴D。
圖3 半橋電源拓?fù)浜偷刃Х种щ娫赐負(fù)?/em>
● 拓?fù)?1： 在兩級與兩級轉(zhuǎn)換器相比，三級拓?fù)湓试S使用更小的無源器件，并且具有更低的 EMI。共有四種三級拓?fù)洌?/p>● 拓?fù)?2：T型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)因晶體管圍繞中性點（VN）的排列方式而得名。Q1和Q2于直流鏈路連接，而Q3和Q4則與VN串聯(lián)。 濾波器看到的紋波頻率等于施加在開關(guān) Q1 至 Q4 上的 PWM 頻率。這決定了需要使用多大的濾波器元件才能在交流線路頻率下實現(xiàn)所需的低總諧波失真。Q1 和 Q2 會看到全總線電壓，當(dāng)系統(tǒng)中的直流鏈路電壓為 800V 時，額定的全總線電壓需要達(dá)到 1,200V。由于Q3和Q4連接到VN，它們只看到全總線電壓的一半，在800-V的直流鏈路電壓系統(tǒng)中，它們的額定電壓為600V，這可以節(jié)省轉(zhuǎn)換器類型的成本。
● 拓?fù)?3： 在有源中性點箝制（ANPC）● 拓?fù)?4：中性點箝制（NPC）● 拓?fù)?5： 飛跨電容型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)已經(jīng)告訴你在這個轉(zhuǎn)換器中發(fā)生了什么；一個電容器連接到由Q1和Q2以及Q3和Q4實現(xiàn)的疊加半橋的開關(guān)節(jié)點。電容器上的電壓限制為直流鏈路電壓的一半，并在 V+/V– 之間周期性漂移；漂移時會進(jìn)行電源輸送。這種拓?fù)湓谡也ê拓?fù)正弦波期間使用所有開關(guān)。在這種拓?fù)渲校瑸V波器看到的輸出紋波頻率是飛跨電容器每個周期漂移時提供的 PWM 頻率的兩倍，因此交流線路濾波器的尺寸更小。同樣，所有開關(guān)的額定電壓都是最大直流鏈路電壓的一半，因此有助于節(jié)省成本。
表 1 列出了不同拓?fù)涞膬?yōu)點和挑戰(zhàn)。
表1 不同轉(zhuǎn)換器拓?fù)涞膬?yōu)點和挑戰(zhàn)
與傳統(tǒng)的兩級轉(zhuǎn)換器相比，所有四種三級拓?fù)湓诠β拭芏龋ň哂斜M可能小的解決方案尺寸）、高度可靠運行和快速推向市場方面具有明顯的優(yōu)勢。使用寬帶隙器件和高性能 MCU 以合理的成本進(jìn)一步增強了這些優(yōu)勢。
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儲能系統(tǒng)價格變得越來越實惠，電價也在上漲，因此對可再生能源的需求不斷增加。許多住宅現(xiàn)在使用太陽能發(fā)電和電池儲能相結(jié)合的系統(tǒng)，確保在太陽能無法滿足需求時能夠提供能源。圖 1 展示了一個住宅用例，圖 2 展示了如何將典型的光伏逆變器系統(tǒng)與儲能系統(tǒng)進(jìn)行集成。
本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/202303/444929.htm
圖1 一種住宅用太陽能發(fā)電和儲能系統(tǒng)安裝方案
圖2 具有儲能系統(tǒng)的典型光伏逆變器系統(tǒng)
理想情況下，這種類型的系統(tǒng)具有可實現(xiàn)交流/直流和直流/直流轉(zhuǎn)換和高功率密度的高效電源管理組件（具有盡可能小的解決方案尺寸），這些組件具有高度可靠性（損耗超低）并有助于將產(chǎn)品快速推向市場。然而，這些要求并非總能同時實現(xiàn)，需要就這些子塊的理想電源轉(zhuǎn)換拓?fù)溥M(jìn)行權(quán)衡。
交流/直流和直流/直流降壓和升壓電源轉(zhuǎn)換器的現(xiàn)有電源拓?fù)涞墓餐c是具有交錯運行的半橋或轉(zhuǎn)換器分支，旨在用于提高直流/直流轉(zhuǎn)換器中的功率級別，或者通過放置三個以 120 度相移運行的分支在交流/直流逆變器或功率因數(shù)校正級中實現(xiàn)三相工作模式。圖 3 所示為五種電源拓?fù)涞暮喕韴D。
圖3 半橋電源拓?fù)浜偷刃Х种щ娫赐負(fù)?/em>
● 拓?fù)?1： 在兩級與兩級轉(zhuǎn)換器相比，三級拓?fù)湓试S使用更小的無源器件，并且具有更低的 EMI。共有四種三級拓?fù)洌?/p> ● 拓?fù)?2：T型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)因晶體管圍繞中性點（VN）的排列方式而得名。Q1和Q2于直流鏈路連接，而Q3和Q4則與VN串聯(lián)。 濾波器看到的紋波頻率等于施加在開關(guān) Q1 至 Q4 上的 PWM 頻率。這決定了需要使用多大的濾波器元件才能在交流線路頻率下實現(xiàn)所需的低總諧波失真。Q1 和 Q2 會看到全總線電壓，當(dāng)系統(tǒng)中的直流鏈路電壓為 800V 時，額定的全總線電壓需要達(dá)到 1,200V。由于Q3和Q4連接到VN，它們只看到全總線電壓的一半，在800-V的直流鏈路電壓系統(tǒng)中，它們的額定電壓為600V，這可以節(jié)省轉(zhuǎn)換器類型的成本。 ● 拓?fù)?3： 在有源中性點箝制（ANPC）● 拓?fù)?4：中性點箝制（NPC）● 拓?fù)?5： 飛跨電容型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)已經(jīng)告訴你在這個轉(zhuǎn)換器中發(fā)生了什么；一個電容器連接到由Q1和Q2以及Q3和Q4實現(xiàn)的疊加半橋的開關(guān)節(jié)點。電容器上的電壓限制為直流鏈路電壓的一半，并在 V+/V– 之間周期性漂移；漂移時會進(jìn)行電源輸送。這種拓?fù)湓谡也ê拓?fù)正弦波期間使用所有開關(guān)。在這種拓?fù)渲校瑸V波器看到的輸出紋波頻率是飛跨電容器每個周期漂移時提供的 PWM 頻率的兩倍，因此交流線路濾波器的尺寸更小。同樣，所有開關(guān)的額定電壓都是最大直流鏈路電壓的一半，因此有助于節(jié)省成本。 表 1 列出了不同拓?fù)涞膬?yōu)點和挑戰(zhàn)。 表1 不同轉(zhuǎn)換器拓?fù)涞膬?yōu)點和挑戰(zhàn) 與傳統(tǒng)的兩級轉(zhuǎn)換器相比，所有四種三級拓?fù)湓诠β拭芏龋ň哂斜M可能小的解決方案尺寸）、高度可靠運行和快速推向市場方面具有明顯的優(yōu)勢。使用寬帶隙器件和高性能 MCU 以合理的成本進(jìn)一步增強了這些優(yōu)勢。
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