针对智能电网解决方案中的储能元件优化的 DC/DC 转换器
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DC-DC转换器是可再生能源生产和存储单元管理的核心元件。在可靠性和安全性方面提出了许多要求，它们的设计是满足许多竞争要求的一项具有挑战性的任务。在本文中，我们正在寻求一种解决方案，将这些问题的答案组合在一个设备中。 能源转型正在兴起。风电、光伏等可再生能源的比重越来越大。相反，必须随时保证稳定的电力供应和可用性。这一不可否认的事实引发了未来分散式能源系统中的储能问题。以电流或电压的形式存储能量意味着使用更高的电压电平，以便从更高的效率中受益。因此，需要强大的 DC-DC转换器将电压降低到另一个水平，以便为控制电子设备提供辅助电压（图 1）。另一方面，通往智能电网的道路，即能够在需要时检索能源，需要全天候的可用性。能源供应公司的监控功能、控制单元功能和通信模块必须可靠地工作，用于储能元件以及一次能源生产本身：例如，产生高达 3000 V 电压的风力涡轮机需要一个基本的电源电压将完全启动。因此，在农村的任何地方都可以找到 DC-DC转换器。 高要求保证最大电网稳定性 DC-DC转换器广泛用于当今的电子设备中，在家用或娱乐设备的使用中不可或缺。然而，在大多数情况下，这些设备都是为在低电压范围内使用而设计的。它们通常从线路电压电平转换为 5V、15V 或 24V。因此，它们是为这种特定的操作条件而设计的。他们必须考虑到许多与日晒、冷却和可靠性问题有关的限制因素。鉴于其有限的输入范围，这些挑战很容易解决。 但现在考虑用于MVDC（中压DC) 应用，如储能元件或可再生能源工厂的情况，要求正在增加。出于安全原因，在某些用例中，随着输入电压可能高达 1000V、2000V 或什至更高，绝缘增益的重要性就体现出来了。相反，电压越高，保证所用材料的防日晒结构的过程就越困难。此外，鉴于电网中供应安全的重要性，需要最大程度的可靠性。考虑到当今能源网络非常复杂的相互依赖性，这种集成在供电线路任何位置的 DC-DC模块的故障可能导致整个系统的故障，并对消费者产生所有负面影响。总之，必须找到可靠的解决方案来限制 EMC 影响并确保电流隔离。然而，此类器件的工作条件远不能与应用于传统 DC-DC转换器的工作条件相媲美，例如为低电压环境而设计的反激式转换器。可再生能源在当地条件最有利的地方被捕获，例如在山区或其他极端条件盛行的地区。因此，必须考虑高海拔、腐蚀性影响和不便的温度。另一方面，效率问题具有高度优先性。那么这对于真实条件下的这种 MVDC 应用意味着什么呢？比如在山区或其他极端条件盛行的地区。因此，必须考虑高海拔、腐蚀性影响和不便的温度。另一方面，效率问题具有高度优先性。那么这对于真实条件下的这种 MVDC 应用意味着什么呢？比如在山区或其他极端条件盛行的地区。因此，必须考虑高海拔、腐蚀性影响和不便的温度。另一方面，效率问题具有高度优先性。那么这对于真实条件下的这种 MVDC 应用意味着什么呢？ 在寄生元素的轨道上 遵循更高电压有利于储能应用的逻辑，因为能量与电压的平方成正比增长，让我们看一个关于上述 DC-DC转换的小例子。我们采用等式W = 1/2 x C x U2作为基础。然而，在现实生活中的应用中，转换过程中的功率损耗是无法避免的。在大多数情况下，电压降调节不再是选项。因此，电压将被计时以将功率从初级侧传输到次级侧，以限制这些损耗。无论如何，寄生元件会干扰这种应用的效率，因为初级和次级之间的距离将会增加。在导致 DC-DC转换的整个过程中都可以找到寄生元素。有一定数量的附加元件做出了贡献。 考虑到典型反激式转换器的这一点，我们必须接受寄生电容会在晶体管切换片刻时重新充电。当由于时钟切换晶体管时，电容器将通过短路放电并释放热量。让我们看看为低压应用设计的 DC-DC转换器与为 MVDC 环境设计的转换器之间的使用差异。 功率损耗达到更高的维度 我们以寄生电容 C par= 250 pF为例进行初步估计，开关频率 fsw= 60 kHz。对于低电压情况，我们假设输入电压 Vin= 110 V，输出电压 Vout= 25 V（24 V V二极管= 24 V 0.7 V ≈ 25 V）和占空比 DC = 0.5。 |
