针对储能系统应用(ESS)的优化驱动器设计策略-感算商城

简介

本文介绍了一种用于储能系统（ESS）的自适应驱动器优化策略，以应对过载可靠性和运行效率方面的挑战。通过根据实时负载条件动态调整栅极电阻（R_gon/R_goff），该策略在正常运行期间实现了开关损耗最小化，同时在过载条件下（额定电流的1.5至3倍）抑制了电压应力并提高了可靠性。所提出的方法已在215kW的基于SiC的储能系统解决方案上进行了验证，证明了其在可再生能源并网应用中提高系统性能和可扩展性的潜力。

储能PCS的过载需求--为何提出？

传统的储能过载需求为1.1、1.2，而在电网配置的储能系统中，PCS变流器的过载需求为1.5、2甚至3倍，过载对应的电流需求更高，相当于短期过载条件下的输出电流需求。

2.1

IGBT电流和电压应力之间的关系

2.2

IGBT/SiC开关电阻选择的关系

R_goff取决于关断电压应力
R_gon取决于二极管开通电压应力

段控制策略

3.1

储能系统中功率器件过载的挑战

过载条件下，由于时间很短，瞬时过流非常严重，主要瓶颈有两个方面，（1）大电流下的设备开关应力，（2）大电流下的设备过热问题。

3.2

储能系统过载

由于系统只有在极少数运行条件下才需要过载需求，如果因为极少数运行条件而牺牲正常运行条件下的效率，将造成极大的浪费。因此，可以考虑将此类工况的需求与过载工况分开处理。

215kW储能系统的碳化硅解决方案

在本研究中，英飞凌的碳化硅混合模块 F3L3MR12W3M1H_H11（如图2所示）被用作核心功率器件，为215kW储能系统构建了一个高效解决方案。该模块采用有源中性点箝位（ANPC）拓扑结构，带有两个高速SiC开关（T2/T3）和四个低速硅IGBT。这种配置大大降低了开关损耗，同时提高了系统的整体效率。