採用雙向PFC和混合變頻器解決方案

2020-11-23 電子發燒友

採用雙向PFC和混合變頻器解決方案

德州儀器 發表於 2020-07-20 10:17:18

　　住宅儲能市場雖然現在處於起步階段，但正位於爆炸式增長的邊緣。自2018年第一季度以來，僅在美國，該市場就同比增長了232％，而能源存儲在2019年第一季度的部署中佔比為46％。如今，住宅儲能領域的規模比公用事業部署的規模要小。預計全球住宅儲能市場將從2019年的60億美元增長到2024年的175億美元；複合年增長率為22.88％（根據最新的Wood Mackenzie美國能源存儲監控器。

　　隨著具有各類背景和專業知識的新參與者進入市場，全球公司開始看到儲能的未來增長潛力。

　　儲能開發人員要克服的關鍵設計挑戰在於系統集成，以最終實現更低的系統成本、更小的外形尺寸以及更少的組件和子系統數量。對於能量存儲來說，系統集成意味著通過從單向功率轉換階段轉向雙向功率轉換階段，將電池充放電的兩條獨立路徑合二為一。

　　轉向雙向功率因數校正（PFC）和逆變器功率級

　　儲能市場的興起可歸因於方法和創新，這些方法和創新使設計人員能夠克服系統集成和成本等重大挑戰。在出現更新的技術和解決方案之前，單向AC/DC、單向DC/AC和DC/DC功率級是傳統系統解決方案。圖1說明具有單向功率因數校正（PFC）和逆變器功率級的典型系統。

　　圖1：具有單向PFC和逆變器級的電網級系統圖

　　然而，但這種單向方法為實現系統集成設置了不可避免的障礙。系統會需要更多的功率級、組件和控制器，這將導致更高的系統成本。本質上講，能量相對於電池雙向流動，要麼流入電池進行充電，要麼流出電池進行放電。如果可壓縮這些功率級，則可減少組件、模塊和子系統的數量，最終降低系統物料清單（BOM）成本。

　　這些挑戰的潛在解決方案是AC/DC、DC/AC和DC/DC功率轉換級的雙向功能。為進一步提高系統集成度、降低系統物料清單和減小外形尺寸，涉及能量存儲的電網系統正在朝著圖2所示的雙向電源轉換模塊發展。

　　

　　圖2：具有雙向PFC和變頻器級的電網級系統圖

　　C2000™MCU的最新參考設計中實現了雙向功率變換。具有GaN的雙向交錯式CCM圖騰柱無橋PFC參考設計基於TMS320F280049C實時控制器系列。

　　混合逆變器

　　由於希望在儲能市場中進一步提高系統集成度，因此出現了另一個市場趨勢：混合動力或儲能逆變器的部署。逆變器簡單來說是將直流電轉換為交流電的功能。但當有多個直流電源時會發生什麼？在電網基礎設施環境中，常規逆變器會將太陽能電池板的直流電轉換為交流電。混合逆變器補充了具有能量存儲的太陽能逆變器系統，因此同一逆變器可逆變來自太陽能光伏（PV）面板或充電電池的直流電。實際這是太陽能光伏製造商利用儲能來發展業務並保持領先地位的一種方式。儲能解決方案是必然趨勢，而對於太陽能系統設計人員而言，混合逆變器是實現無風險且面向未來解決方案的關鍵。

　　需求與解決方案

　　雙向儲能解決方案，包括混合逆變器在內的雙向儲能解決方案要求高功率效率、性能和設備緊湊性。這些需求轉而要求實現更高級的電源拓撲、更低的總諧波失真、更快的瞬態響應、更高的控制環路頻率和更高的脈寬調製（PWM）頻率，而這些只有通過支持以下功能的實時控制器才能實現更複雜的PWM方案、高解析度PWM、高模數轉換器（ADC）速度和高處理能力。

　　C2000實時控制器產品組合不僅為儲能系統還為許多數字電源應用提供了這些優勢：

  • 　　可實現高效的最大功率點跟蹤、升壓、AC/DC、DC/DC和DC/AC子系統的低成本解決方案。
  • 　　能夠集成多個子系統的高端選擇，為混合逆變器提供了一條途徑。
  • 　　雙浮點內核（中央處理單元和控制律加速器）實現複雜的數位訊號處理算法。
  • 　　一種與實時處理外設緊密耦合的設備架構，可提供確定的性能。
  • 　　內置的可配置邏輯塊，能夠提供擴展的保護和監控功能，從而消除了現場可編程門陣列/複雜的可編程邏輯器件。
  • 　　高速（最高200 Mbps）快速串行接口（FSI）可在功率級之間進行快速互連，無需進行隔離。
  • 　　模擬前端、16/12位ADC、比較器、數模轉換器和sigma-delta濾波器模塊簡化了隔離和非隔離的電流和電壓檢測。
  • 　　增強的PWM和捕獲模塊使配置功率級更具靈活性。

　　表1列出具有C2000器件的參考設計，結合了AC/DC和DC/DC功率級的雙向實現以及先進而複雜的PWM方案。

　　儲能解決方案逐漸興起，電網基礎設施設計人員也正在投資以跟上競爭對手和市場步伐。雙向功率轉換模塊和混合逆變器解決方案可減少組件、模塊和子系統，並最終降低系統BOM成本。用於實時控制的C2000™器件專門為滿足設計人員的需求而設計，並有助於持續發展儲能市場。

打開APP閱讀更多精彩內容

聲明：本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人，不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用，如有內容圖片侵權或者其他問題，請聯繫本站作侵刪。 侵權投訴

相關焦點

  • 採用雙向PFC和混合變頻器解決方案,在儲能和太陽能博弈中處於領先...
    在出現更新的技術和解決方案之前，單向AC/DC、單向DC/AC和DC/DC功率級是傳統系統解決方案。圖1說明具有單向功率因數校正（PFC）和逆變器功率級的典型系統。然而，但這種單向方法為實現系統集成設置了不可避免的障礙。系統會需要更多的功率級、組件和控制器，這將導致更高的系統成本。本質上講，能量相對於電池雙向流動，要麼流入電池進行充電，要麼流出電池進行放電。
  • 恆壓供水系統採用變頻器節能方案
    因此，如何解決供水與能耗之間的不平衡，尋求提高供水效率的整體解決方案，是各供水企業關心的焦點問題之一。 隨著變頻器技術的日益成熟，變頻調速技術在各個領域得到了廣泛的應用。變頻調速恆壓供水設備以其節能、安全、高品質的供水質量等優點，在小區供水和工廠供水控制中發揮了很大的作用。採用變頻恆壓供水，具有高效節能，壓力穩定，運行可靠，操作簡單，佔地少，噪音低，無汙染，投資低，效益高等優點。因此，變頻器已經廣泛應用於恆壓供水控制系統。
  • 變頻器故障案例分析及故障排除解決方案
    變頻器故障案例分析及故障排除解決方案 佚名 發表於 2017-12-22 07:37:52 一、通過修改參數碼排除故障 當變頻器工作中出現了故障跳閘，同時要伴隨著故障報警
  • 變頻器RS485通信中的幹擾及解決辦法
    在工業現場，許多用戶都被以下問題困擾過：當PLC與變頻器或變頻器與變頻器之間採用RS485方式進行通信時，經常容易產生通信中斷、誤碼、死機甚至
  • 通用電氣為雙向電泳提供新的協同解決方案
    為了解決這些問題，通用電氣醫療集團生命科學部推出了一系列用於改進和簡化整個雙向電泳工作流程的新產品，其中包括了從樣品製備，到雙向電泳本身，再到結果分析，尤其強化了蛋白表達研究的定量。這些簡單易用的產品極大地改善了雙向電泳實驗的數據質量，同時縮減了在蛋白表達分析方面的費用支出並節省了大量時間----採用2-D DIGE至少可以節省3倍的費用和6倍的時間！
  • 應對汽車器件混合信號測試的Falcon和Piranha解決方案
    應對汽車器件混合信號測試的Falcon和Piranha解決方案 佚名 發表於 2020-04-06 18:03:00 與過去機械系統的改進決定 工業的革新不同的是，
  • 湖州EDS1000系列通用型變頻器故障現象和解決辦法
    湖州EDS1000系列通用型變頻器故障現象和解決辦法 ,「gftni7ud」 湖州EDS1000系列通用型變頻器故障現象和解決辦法當電機啟動時，高壓固態軟啟動櫃會按照一定的規律如恆流或電壓斜坡控制晶閘管的導通角，並連續改變電機定子繞組的輸入電壓直至全壓，啟動完畢後，旁路接觸器吸合。
  • 明導:混合掃描測試解決方案的優勢
    上海2013年11月22日電 /美通社/ -- 電子設計自動化技術的領導廠商 Mentor Graphics近日發布一份題為《混合掃描測試解決方案的優勢》的研究報告。中文版的報告全文可在 Mentor Graphics 的官方網站閱讀和下載：[http://mentorg.com.cn/aboutus/view.php?
  • 混合高清智慧社區解決方案
    混合高清智慧社區在充分保留與利用原系統設備的情況下，通過，，，統一監控操作平臺，報警聯動等整合各方面領先成熟穩定的技術方案，實現對原系統的全面立體的升級。2、矩陣切換，重點監控：通過同步、群組、程序等矩陣切換功能本身可以在少操作或是不操作的情況下實現定點定時的重點監控，而跨系統的聯網報警更是自動觸發的應急預案，也基本不用操作人員進行任何操作只需看或是聽就能完整的了解現場的情況，實現人防與技防無縫結合的立體化解決方案。
  • 雙向可控矽噪聲抑制的基本原理和新的低成本的dV/dt性能改進解決方案
    因為當雙向可控矽導通時，電流會受到負載阻抗限制，所以大多數情況下不會損壞雙向可控矽。　　改進雙向可控矽的dV/dt特性　　為避免當雙向可控矽輸入端上電壓變化速率過快而引起的導通問題，傳統解決方案是給雙向可控矽並聯一個阻容緩衝電路，抑制市電的dV/dt變化速率。但是，這些電路需要一個大型電容，以耐受高達400V的峰壓(連接220-240V市電)。
  • 基於SPWM的逆變器、變頻電源及變頻器等的設計方案匯總
    它廣泛地用於直流交流逆變器等，在變頻器領域被廣泛的採用。本文為大家介紹的就是基於SPWM設計的變頻電源、變頻器及逆變電源的設計方案。數位化使得系統具有很強的可編程性，這樣系統更易於更新和升級，並獲得了比較好的實驗效果。
  • 基於直流支撐的起重機用變頻器後備電源方案
    直流支撐的後備電源技術的工作方式是利用直流電源，直接為變頻器母排供電，從而保證變頻器的正常運行。該方案有其優於其他類型後備電源的若干特性，詳見後文闡述，其應用前景廣泛。因此，用普通ups做電動機負載的不停電電源即增大投資成本，工作又不可靠，不是理想的方案。3 變頻器的特性　　直流支撐的後備電源技術作為變頻器的後備電源，其優勢是通過變頻器特性特體現的。因此簡述變頻器原理如下。　　文中所述變頻器均為交-直-交型通用型變頻器。
  • plc與變頻器的接線圖_plc和變頻器通訊接線圖詳解
    目前較先進的可編程控制器採用可隨時讀寫的快閃記憶體作為用戶程序存儲器，快閃記憶體不需後備電池，掉電視數據也不會丟失。 　　3、工作數據存儲器 　　工作數據存儲器用來存儲工作數據，既用戶程序中使用的ON/OFF狀態、數值數據等。在工作數據區中開闢有元件映像寄存器和數據表。
  • 變頻器哪家強?國產變頻器十大品牌優勢比較
    由於應用場合的差異，它們之間的特點也有所不同，具體如下：　　風光高壓變頻器以西門子新型IGBT作為主功率器件，採用高性能數位訊號處理器DSP進行控制，精心設計的算法可以保證電機達到最優的運行性能。彩色液晶觸控螢幕實時監控系統運行狀態，以高可靠性、易操作、高性能作為設計目標。風光高壓變頻調速系統採用功率單元串聯的結構方式，可靠性高。
  • 電動汽車動力系統工作原理及解決方案
    電動汽車的分類 目前，我們看到的電動汽車主要分為三種，一種是純電動車（BEV），完全由電機驅動的電動車;另外一種是混合電動汽車（也叫做複合電動汽車PHEV），一般指的是用油和電提供電動汽車動力源（即採用傳統內燃機和電動機兩者作為動力，可分開時間使用）的電動車;最後一種是燃料電池汽車（FCEV），採用的是氫氧混合燃料提供動力源，通常幾分鐘時間就可以
  • 關於變頻器的輸出與電纜長度關係的研究
    （2）變頻器本體輸出問題　　目前，幾乎所有的變頻器都採用pwm（pulse widthmodulation）脈寬調製技術，但是由於變頻器中的功率開關器件工作在開關狀態，器件的高速開關動作使得電壓和電流在短時間內發生跳變，這使得電壓、電流波形中含有大量的諧波成分，其中高次諧波會使變頻器輸出電流增大，造成電機繞組發熱，產生振動和噪聲，加速絕緣老化，還可能損壞電機；同時各種頻率的諧波會向空間發射不同頻率的無線電幹擾
  • 三墾S06系列變頻器全新上市
    作為在中國擁有近30年的專業變頻器品牌，三墾電氣每一代產品的推出都能給市場帶來值得期待的解決方案。近期公司又推出新一代 Sanke作為在中國擁有近30年的專業變頻器品牌，三墾電氣每一代產品的推出都能給市場帶來值得期待的解決方案。
  • 變頻器哪個牌子比較好_變頻器廠家排名(國產)
    7、混合負載 　　考慮每個負載功率容量的比例來選擇合適的變頻器。 　　三菱 　　作為日系企業的代表，三菱產品在價格、技術支持和易得性上佔據優勢。由於最初進入市場時依靠代理商，因此完善的銷售渠道成為三菱的一大優勢。然而，以銷售為導向也造成了三菱在中國市場的保守策略。技術支持和解決方案能力偏弱，產品難以進入大型項目之中。
  • 變頻器幹擾現象怎麼破?四大方法助你輕鬆解決!
    在日常的工作中，變頻器幹擾問題一直很讓人頭痛，而且幹擾嚴重時甚至會導致控制系統無法投入使用。因此，今天小編想和大家聊聊的就是怎麼解決變頻器的幹擾問題。變頻器包括整流電路和逆變電路，輸入的交流電經過整流電路和平波迴路，轉換成直流電壓，再通過逆變器把直流電壓變換成不同寬度的脈衝電壓(稱為脈寬調製電壓，PWM)。用這個PWM電壓驅動電機，就可以起到調整電機力矩和速度的目的。
  • 電源沒有pfc會有什麼後果? 淺論pfc對電源的重要性
    電源沒有pfc會有什麼後果?此外，主動式PFC還可用作輔助電源，因此在使用主動式PFC電路中，往往不需要待機變壓器，而且主動式PFC輸出直流電壓的紋波很小，這種電源不必採用很大容量的濾波電容。 　　電源沒有pfc會有什麼後果 　　PFC是用來提高功率因數的，在電網中存在有功功率和無功功率，功率因數提高後，無功功率就減少了。