Thesystém přeměny energie(PCS) je rozhraní mezi baterií a elektrickou sítí nebo AC zátěží. Nejenže určuje kvalitu energie a dynamické charakteristiky výstupu systému pro ukládání energie z baterie, ale také významně ovlivňuje bezpečnost a životnost baterie. Na základě topologie obvodu a konfigurace transformátoru lze základní typy PCS rozdělit na výkonový -typ zvýšení frekvence- a vysoko{4}}přímé{5}}napěťové připojení{5}}, jak je znázorněno na obrázku.
V současné době úroveň napětí konvenčních bateriových clusterů nepřesahuje 1500 V a existuje určitý rozsah kolísání v závislosti na stavu nabití (SOC). Proto, aby se přizpůsobil napěťovým požadavkům různých energetických sítí nebo zátěží, je na AC straně PCS (Power Conversion System) často konfigurován frekvenční transformátor. Dosahuje se nejen zvýšení nebo regulace střídavého napětí, ale také umožňuje vytvoření tří-fázových čtyř-vodičových systémů ve vypnuté-síti pro napájení jednofázových zátěží. Dále zlepšuje ochranu a potlačení elektromagnetické kompatibility systému skladování energie.
Na základě počtu stupňů lze PCS se zvýšením-napájení frekvence rozdělit na jednostupňové-a dvoustupňové-topologie.
Jednostupňový počítač PCS se -zvýšením frekvence-zvýšení- nabízí vysokou účinnost a jednoduchou strukturu; trpí však nízkou kapacitou baterie a omezenou flexibilitou při volbě napětí. Kromě toho může zkratová-chyba na stejnosměrné straně PCS snadno vést k velkému proudovému rázu v baterii, což představuje značné riziko. Jedno-stupňové PCS lze také rozdělit do dvou-úrovňových, tří-úrovňových nebo více-úrovňových systémů na základě úrovně výstupního napětí. Se zvyšujícím se počtem úrovní lze úroveň stejnosměrného napětí a kvalitu výstupního výkonu PCS dále zlepšovat, jak je znázorněno na obrázku.
Napájecí -zvýšení frekvence-dvoustupňového{2}}PCS, jak je znázorněno na obrázku 2-22, je nakonfigurováno s obousměrným DC/DC měničem na vstupní svorce baterie, který zvyšuje kapacitu baterie a zvyšuje flexibilitu výběru napětí a umožňuje nezávislé ovládání více sad baterií. Má však vysokou cenu, poměrně složité ovládání a nízkou účinnost. Na základě různých struktur DC/DC měniče lze dva-stupňové PCS rozdělit na ne-izolované a izolované typy. Izolovaný dvou{10}}stupňový PCS může dále zlepšit poměr transformace napětí a má širší přizpůsobivost napětí baterie, ale návrh velkokapacitního izolovaného obousměrného DC/DC měniče s vysokým{13}}poměrem zesílení představuje značné technické problémy. Mezi hlavní problémy patří návrh vysokonapěťového transformátoru, izolace systému, fázový posuv nebo sériové rezonanční měkké spínání a návrh s vysokou hustotou výkonu.
U lithium-iontových baterií, které se běžně používají ve velkokapacitních systémech pro ukládání energie{1}}, se výstupní napětí výrazně nemění, pokud je stav nabití (SOC) v rozsahu 15 % až 85 %. Většina-systémů pro ukládání energie s velkou kapacitou, které se v současné době v mé zemi používají, proto využívá jednostupňový-systém přeměny energie (PCS). Jak se však stejnosměrné napětí blíží 1500 V, budou se stále častěji uplatňovat tří{9}}úrovňové topologické struktury. 1500V bateriový systém akumulace energie snižuje potřebnou stopu a použití elektrického zařízení, jako jsou spínací skříňky a stejnosměrné kabely, čímž se do určité míry snižují systémové náklady. Vzhledem ke krátké vzdálenosti mezi baterií a PCS však nenabízí významné snížení ztrát stejnosměrného přenosu, jak je tomu u velkých{13}}fotovoltaických elektráren. Kromě toho klade vyšší nároky na výkon na komponenty, jako jsou obousměrné stejnosměrné jističe a obousměrné stejnosměrné stykače. Návrh elektrické bezpečnosti a ochrany stejnosměrného obvodu je hlavní výzvou při implementaci tohoto systému.
Aby bylo možné používat ultra{0}}velké-elektrárny s bateriovým úložištěm energie a vyhnout se paralelnímu připojení příliš mnoha bateriových sad a také se vyhnout ztrátám způsobeným transformátory napájecí frekvence a snížit náklady, hlavním směrem výzkumu se staly vysokonapěťové přímé{3}}propojené PCS s modulární kaskádovou strukturou. Podobně jako u PCS se zvýšením frekvence-napájení, lze vysokonapěťové přímé{7}}PCS také rozdělit na jedno-stupňovou a dvoustupňovou-topologii podle počtu stupňů konverze energie.
Kaskádový jednostupňový{0}}počítač PCS může poskytovat vysoké napětí bez frekvenčního transformátoru a přímo se připojovat k vysokonapěťové-síti, takže je vhodný pro budování mimořádně-velkých-systémů pro ukládání energie. Kaskádová struktura dosahuje víceúrovňového výstupu, zajišťuje nízké harmonické výstupní napětí i při nízkých spínacích frekvencích v jednotlivých modulech, čímž se snižují spínací ztráty. Kaskádový jednostupňový{7}}PCS však vyžaduje vzájemnou izolaci na stejnosměrné straně, což má za následek vysoké izolační namáhání pro nízká výstupní napětí, což vyžaduje speciální konstrukci. Mezi každou baterií a zemí jsou běžné-cesty proudu, což vyžaduje řešení pro potlačení proudu v běžném{10}}režimu.
Nabíjecí a vybíjecí proudy baterií obsahují druhé-harmonické zvlnění, které negativně ovlivňuje dráhu proudu baterie a zvyšuje náklady. Kaskádové jedno{2}}stupňové PCS lze rozdělit hlavně na kaskádové typy H-bridge a kaskádové typy modulárních víceúrovňových převodníků (MMC), jak je znázorněno na obrázku.
Celkově je vysokonapěťové přímé{1}}konverzní PCS (Power Conversion System) klíčovým řešením pro řešení problémů s bezpečností a efektivitou, které přináší mimořádně-velká kapacita systémů pro ukládání energie. Klade však vysoké požadavky na izolaci jak na baterii, tak na izolovaný DC/DC měnič, což omezuje jeho široké přijetí a použití. Kromě toho existují problémy v koncentrovaném stohování, elektrickém připojení a bezpečnostním designu ultra-bateriových systémů s velkou kapacitou.