应用于储能系统的双向AC DC解决方案.pptx

议程

5发布日期和材料

6QA

1ESS(储能系统)简介

2AC/DC解决方案

3DC/DC解决方案

4辅助电源解决方案

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2

•百千瓦以上或数百千瓦

•设计用于：•调峰

•分担负载

•紧急备份

•频率调节

•通常与太阳能或风能结合使用

•用于控制能量流向的双向AC-DC和双向DC-DC转换器

商业型储能系统

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3

•大约几千瓦

•与可再生能源发电设备配合使用

•在用电高峰期间为房屋提供能量

•作为紧急及停电期间的备用电源

•能独立提供房屋所需能源，并协助更好地管理能源流

户用型储能系统

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4

DC

母线

控制单元2

ESS方案系统框图

双向DC/DC

转换器

双向AC/DC

转换器

MPPT

储能系统框图

控制

单元1

辅助电源

采样与信号调理

采样与信号调理

驱动电路

驱动电路

交流电网

AC负荷

电池

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5

+

双向图腾柱PFC

•更少的功率器件有助于减少导通损耗

•宽禁带器件（SiC或GaN）良好的反向恢复特性有助于提高效率

•更高的开关频率可实现更小的系统整体尺寸和更高的功率密度

双向AC/DC变换器拓扑

Q2Q4

Q1Q3

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6

+

AC/DC关键设计规格：

•整流模式和逆变时的输出功率均能达到6.6kW

•176V-265VAC输入电压（电网），550V输出电压（DC母线）

•峰值效率98%

•半负载时iTHD5%

•开关频率130kHz，兼顾效率和功率密度

意法半导体的关键器件：

•SiCMOSFET：SCTW60N120G2V-4（1200V，40mΩ,Kelvinpin脚）可选：SCT012W90G3-4AG（900V，12mΩ,于2021年第4季度发布）

•MCU：STM32G474

•电气隔离栅极驱动器：STGAP2SiCS

•二极管：STPS2L60A,BAT54,BAT60

•高精度运算放大器：TSZ181

意法半导体双向AC/DC的解决方案

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7

•CCM模式

•平均电流控制

•占空比前馈+PI

•AC过零点处控制策略

双向图腾柱PFC控制框图

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8

•Mos管零电压开通

•正向运行与反向运行切换方便

•电压增益范围较宽

•无法在所有负载范围和电压增益范围内实现

全部器件的软开关，效率低于谐振转换器

•更高的器件RMS电流

•全范围的Mos管零电压开通，谐振频率及以下的零电流关断

•易于实现更高的开关频率

•良好的EMI性能

•电压增益范围小，工作于较低输出电压时的变换器效率降低

双向DC/DC变换器拓扑

双有源桥转换器

原边副边

•全桥

•独立/串联/并联

•全桥

•独立/串联/并联

•全桥

•独立/串联/并联

•全桥

•独立/串联/并联

CLLLC谐振转换器

原边

副边

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LRES

*Cs

Cp

*Ls

Lp

意法半导体的关键器件

•SiCMOSFET：SCTW60N120G2V-4(1200V,40mΩ,Kelvinpin脚）

可选：SCT012W90G3-4AG（900V，12mΩ,于2021年第4季度发布）

•LVMOSFET：STP75NF20

•MCU：STM32G474

•电气隔离栅极驱动器：STGAP2SiCS、STGAP2S/D或STGAP2HS/D

•高精度运算放大器：TSZ181

DC/DC关键设计规格：

•充电模式和回馈模式的输出功率均能达到6.6kW

•电池侧输出电压60V~90V

•峰值效率97%

•高开关频率-谐振频率200kHz，以提高功率密度

意法半导体双向DC/DC的解决方案

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•PFM/相移控制

•均流控制

双向CLLLC控制框图

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11

意