Diekragomskakelingstelsel(PCS) is die koppelvlak tussen die battery en die kragnetwerk of AC-lading. Dit bepaal nie net die kraggehalte en dinamiese kenmerke van die battery-energie-bergingstelsel se uitset nie, maar beïnvloed ook die battery se veiligheid en lewensduur aansienlik. Gebaseer op stroombaantopologie en transformatorkonfigurasie, kan die basiese tipes PCS verdeel word in krag-frekwensiestap-op-tipe en hoë-direkte-verbindingtipe, soos in die figuur getoon.
Tans oorskry die spanningsvlak van konvensionele batteryklusters nie 1500V nie, en daar is 'n sekere fluktuasiereeks, afhangende van die toestand van lading (SOC). Om dus by die spanningsvereistes van verskillende kragnetwerke of -ladings aan te pas, word 'n kragfrekwensietransformator dikwels aan die AC-kant van die PCS (Power Conversion System) gekonfigureer. Dit bewerkstellig nie net WS-spanningversterking of -regulering nie, maar maak ook voorsiening vir die skepping van 'n drie-fase vier-draadstelsel in af-netwerkstelsels om enkel-fase-ladings te voorsien. Verder verbeter dit die beskerming en elektromagnetiese versoenbaarheidsonderdrukking van die energiebergingstelsel.
Gebaseer op die aantal fases, kan kragfrekwensie stap-op tipe PCS verdeel word in enkel-stadium en dubbel-stadium topologieë.
Die krag-frekwensiestap-enkel--PCS bied hoë doeltreffendheid en 'n eenvoudige struktuur; dit ly egter aan lae batterykapasiteit en beperkte buigsaamheid in spanningseleksie. Verder kan 'n kort-fout aan die GS-kant van die PCS maklik lei tot 'n groot stroomoplewing in die batterypak, wat 'n aansienlike risiko inhou. Enkel--fase PCS kan ook geklassifiseer word in twee-vlak-, drie-- of multi-vlak-stelsels gebaseer op die uitsetspanningsvlak. Soos die aantal vlakke toeneem, kan die GS-spanningsvlak en uitsetkragkwaliteit van die PCS verder verbeter word, soos in die figuur getoon.
Die krag-frekwensieversterking-tipe twee-fase PCS, soos getoon in Figuur 2-22, is gekonfigureer met 'n tweerigting GS/GS-omsetter by die battery-invoerterminaal, wat die batterypakkapasiteit verhoog en die buigsaamheid van spanningkeuse verhoog, en onafhanklike beheer van veelvuldige batterypakke kan bereik. Dit het egter hoë koste, relatief komplekse beheer en lae doeltreffendheid. Gebaseer op die verskillende strukture van die GS/GS-omsetter, kan die twee-stadium PCS verdeel word in nie-geïsoleerde en geïsoleerde tipes. Die geïsoleerde twee--rekenaars kan die spanningstransformasieverhouding verder verbeter en het groter batteryspanning-aanpasbaarheid, maar die ontwerp van 'n groot-kapasiteit geïsoleerde hoë-hupstootverhouding tweerigting-GS/GS-omskakelaar bied aansienlike tegniese uitdagings. Die hoofprobleme sluit in hoë-transformatorontwerp, stelselisolasie, faseverskuiwing of serie-resonante sagte skakeling en hoë-kragdigtheid-ontwerp.
Vir litium-ioonbatterye, wat algemeen in energiebergingstelsels met groot-kapasiteit gebruik word, verskil die uitsetspanning nie noemenswaardig wanneer die toestand van lading (SOC) binne die reeks van 15% tot 85% is nie. Daarom gebruik die meeste groot-kapasiteit energiebergingstelsels wat tans in my land gebruik word, 'n enkel-stadium kragomskakelingstelsel (PCS). Soos die GS-spanning egter 1500V nader, sal drie-vlak topologiestrukture toenemend aangeneem word. ’n 1500V-battery-energiebergingstelsel verminder die vereiste voetspoor en die gebruik van elektriese toerusting soos skakelkaste en GS-kabels, en verlaag dus stelselkoste tot ’n mate. Weens die kort afstand tussen die battery en die PCS bied dit egter nie die beduidende vermindering in GS-transmissieverliese wat in groot-fotovoltaïese kragsentrales gesien word nie. Verder stel dit hoër werkverrigting-eise aan komponente soos tweerigting-GS-stroombrekers en tweerigting-GS-kontaktors. Die elektriese veiligheids- en beskermingsontwerp van die GS-stroombaan is 'n kernuitdaging in die implementering van hierdie stelsel.
Om die toepassing van ultra-groot-batterykragopgaarkragstasies moontlik te maak, en om die parallelle koppeling van te veel batterypakke te vermy, asook om die verliese wat deur kragfrekwensietransformators veroorsaak word te vermy en koste te verminder, het hoë-direkte-gekoppelde PCS met 'n modulêre kaskadestruktuur 'n belangrike navorsingsrigting geword. Soortgelyk aan kragfrekwensie stap-op PCS, kan hoë-direkte-gekoppelde PCS ook verdeel word in enkel-stadium en twee-stadium topologieë volgens die aantal kragomskakelingstadiums.
Die kaskade enkel---fase PCS kan hoë spanning uitstuur sonder 'n kragfrekwensie-transformator, wat direk aan die hoë-kragnetwerk koppel, wat dit geskik maak vir die bou van ultra-groot- energiebergingstelsels. Die kaskadestruktuur bereik multi-uitset, wat lae uitsetspanningsharmoniese verseker selfs met lae skakelfrekwensies in individuele modules, en sodoende skakelverliese verminder. Die kaskade-enkelstap-PCS vereis egter wedersydse isolasie aan die GS-kant, wat lei tot hoë isolasiespanning vir lae uitsetspannings, wat spesiale ontwerp noodsaak. Daar is algemene-modus-stroompaaie tussen elke batterypak en die grond, wat oplossings vir algemene-modus-stroomonderdrukking vereis.
Die laai- en ontlaaistrome van die batterypakke bevat tweede -harmoniese rimpeling, wat die battery se stroombaan negatief beïnvloed en koste verhoog. Gekaskadede enkel--fase PCS'e kan hoofsaaklik verdeel word in H-brug-kaskade- en modulêre multivlakomskakelaar (MMC)-kaskadetipes, soos in die figuur getoon.
In die algemeen is hoë-direkte-verbinding-PCS (Power Conversion System) 'n sleuteloplossing om die veiligheids- en doeltreffendheidsuitdagings aan te spreek wat veroorsaak word deur die ultra-groot kapasiteit van energiebergingstelsels. Dit stel egter hoë isolasievereistes op beide die batterypak en die geïsoleerde GS/GS-omsetter, wat die wydverspreide aanvaarding en toepassing daarvan beperk. Verder is daar uitdagings in die gekonsentreerde stapeling, elektriese verbinding en veiligheidsontwerp van ultra-groot kapasiteit batterystelsels.