电池储能作为大规模储能系统的重要形式之一,具有调峰、填谷、调频、调相、事故备用等多种用途。与常规电源相比,大规模储能电站能够适应负荷的快速变化,对提高电力系统安全稳定运行水平、电网供电质量和可靠性起到了重要作用,同时还可以优化电源结构,实现绿色环保,达到电力系统的总体节能降耗,提高总体的经济效益。
 
储能变流器(PCS)分为单相机和三相机,单相PCS通常由双向DC-DC升降压装置和DC/AC 交直流变换装置组成,直流端通常是48Vdc,交流端220Vac。三相机分为两种,小功率三相PCS由双向DC-DC升降压装置和DC/AC 交直流变换两级装置组成,大功率三相PCS 由DC/AC 交直流变换一级装置组成。储能变流器分为高频隔离、工频隔离和不隔离三种,单相和小功率20kW以下三相PCS一般采用高频隔离的方式,50kW到250kW的,一般采用工频隔离的方式,500kW以上一般采用不隔离的方式。
 
图1是一个典型的电池储能系统,供电时储能逆变器将电池直流电转变为与电网电压同相同频的交流电。储能时储能逆变器将电网交流电转变为直流电给电池充电。
 

银茂微推出120kW 1000V系统储能逆变器的模块方案

图1电池储能系统示意图
 

以三相120kW 1000V储能逆变器为例,其DC/AC部分采用了NPC1型三电平拓扑,相对两电平拓扑其能有效提高变换器并网电流质量,降低系统共模电压对电池储能系统的冲击。因其工作的功率因数范围是-1~1,功率因数在-1时其对FRD的要求更高,这与光伏逆变器对FRD的需求不同。

银茂微推出120kW 1000V系统储能逆变器的模块方案
银茂微推出120kW 1000V系统储能逆变器的模块方案
银茂微
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现银茂微推出了储能专用DC/AC的NPC1拓扑解决方案
储能逆变器解决方案:GT400TL65P4H-SE—NPC1拓扑结构,单颗可用于120kW储能逆变器。
 
该模块采用了650V晶圆,使其能够适用在1000V系统中。T1/T2/T3/T4均为快速IGBT,这与光伏逆变器有所不同。因为在储能工况PF=-1时T2/T3也需要高频动作,以及搭配的足额FRD,使其成为储能专用模块。如图2模块封装外形,模块包含低电感设计,以及高功率密度。

引脚:焊接和压接两种。

底板:2.5mm厚的铜基板,使其拥有良好的散热性能,芯片瞬态散热性能更好。

 

银茂微推出120kW 1000V系统储能逆变器的模块方案

图2 GT400TL65P4H-SE模块封装外形

银茂微推出120kW 1000V系统储能逆变器的模块方案

图3 GT400TL65P4H-SE模块电路拓扑

 

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模块使用的晶圆BOM表
   如表1所示

 

表1:GT400TL65P4H-SE模块晶圆BOM表

银茂微推出120kW 1000V系统储能逆变器的模块方案

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120kW储能逆变器两种极限工况下做的两组仿真
    如表2所示

表2:120kW储能逆变器极限工况仿真结果银茂微推出120kW 1000V系统储能逆变器的模块方案

图4 不同工况下模块中不同器件的损耗和逆变效率

总结
GT400TL65P4H-SE是银茂微推出的针对120kW储能逆变器的专用方案。并可适用于1000V母线电压。从仿真结果可以看出,该方案在120kW下有着不错的效率表现。

原文始发于微信公众号(艾邦半导体网):银茂微推出120kW 1000V系统储能逆变器的模块方案

作者 li, meiyong