【導(dǎo)讀】圍繞儲能系統(tǒng)（ESS）展開，先介紹其可儲存煤炭、核能等不同發(fā)電方式的能量，再聚焦熱門的電池儲能系統(tǒng)（BESS）。BESS 應(yīng)用廣泛，住宅場景中可作備用電源并幫用戶節(jié)省電費，商業(yè)場景下能管理清潔能源、緩解電網(wǎng)壓力。文中還給出交流耦合電池儲能系統(tǒng)框圖，推薦安森美解決方案，涵蓋 SiC 器件、IGBT 等關(guān)鍵產(chǎn)品，為該領(lǐng)域電源方案選型提供參考。
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高功率高電壓儲能系統(tǒng)電源方案選型指南 ：安森美解決方案架構(gòu)與性能解析
作者：安森美
儲能系統(tǒng)（ESS）能將來自不同發(fā)電方式（煤炭、核能、風(fēng)能、太陽能等）的能量，以多種形式儲存起來，例如電化學(xué)儲能、機械儲能等。電池儲能系統(tǒng)（BESS，Battery Energy Storage System）在住宅和商業(yè)場景中均有廣泛應(yīng)用，是比較熱門的一個研究領(lǐng)域。
在住宅場景下，電池儲能系統(tǒng)可作為備用電源，避免突發(fā)停電問題，同時通過將電能從電價低谷時段轉(zhuǎn)移至電價高峰時段使用，幫助用戶節(jié)約用電成本。在商業(yè)場景下，儲能系統(tǒng)的規(guī)模通常更大，其能高效存儲和管理太陽能逆變器產(chǎn)生的清潔能源，從而實現(xiàn)低碳排放。如今，電池儲能系統(tǒng)的另一關(guān)鍵作用在于，它能緩解因電動汽車（EV）充電需求日益增長而帶來的電網(wǎng)壓力。本文將全面介紹儲能系統(tǒng)和市場情況，以及安森美（onsemi）的領(lǐng)先產(chǎn)品與解決方案。
框圖 - 交流耦合電池儲能系統(tǒng)
下圖展示了安森美推薦的交流耦合電池儲能系統(tǒng)解決方案。 該系統(tǒng)通過使用一個逆變器， 可實現(xiàn)交流電儲能， 兼具靈活性和可靠性。 安森美提供其中的關(guān)鍵產(chǎn)品，包括分立式碳化硅（SiC） 器件和IGBT， 電源模塊、 隔離柵極驅(qū)動器以及電源管理控制器， 適用于住宅和商業(yè)應(yīng)用。
框圖 - 直流耦合電池儲能系統(tǒng)
下圖展示了安森美推薦的直流耦合電池儲能系統(tǒng)解決方案。 該系統(tǒng)直接從光伏組件存儲電能， 最大程度降低轉(zhuǎn)換損耗， 保障系統(tǒng)效率。 安森美提供的關(guān)鍵產(chǎn)品包括分立式碳化硅（SiC） 器件和IGBT， 電源模塊、隔離型柵極驅(qū)動器以及電源管理控制器， 適用于住宅、 商業(yè)和公用事業(yè)應(yīng)用。
用于電池儲能系統(tǒng)的電源模塊解決方案
圖 1：三電平 I-NPC 拓撲
圖 2：三電平 ANPC 拓撲
三電平I-NPC和三電平ANPC是電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（PCS） 中常見的雙向拓撲結(jié)構(gòu)， 可滿足輸出功率不斷增長的需求。 與兩電平拓撲相比， 三電平拓撲需要更多的元器件、 驅(qū)動信號以及更復(fù)雜的控制結(jié)構(gòu)。 但其優(yōu)勢也十分明顯：三電平結(jié)構(gòu)能夠有效降低功率損耗和電流紋波（由于所承受電壓減半） ， 并具有更好的抗電磁干擾（EMI） 性能。
· NXH800H120L7QDSG 是安森美最新推出的 QDual3 系列 1200V 800A 半橋 IGBT 電源模塊， 具有更低的導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗， 從而實現(xiàn)高效率和卓越的可靠性。 通過并聯(lián)多個 QDual3 模塊， 可以構(gòu)成三電平 ANPC 模塊， 系統(tǒng)的設(shè)定輸出功率可高達 1.6MW 至 1.8MW。
· NXH600N105L7F5S1HG 是安森美最新推出的 F5BP 系列1050V 600A I-NPC IGBT 電源模塊。 該 F5BP 模塊在熱性能方面表現(xiàn)出色， 其熱阻比 F5-PIM 模塊低 9%。 它結(jié)合了硅（Si） 和碳化硅（SiC） 器件， 優(yōu)化了設(shè)計靈活性， 支持1500V DC系統(tǒng)， 是公用事業(yè)級應(yīng)用的理想之選。
圖 3： QDual3 封裝
圖 4： F5BP 封裝
DESAT（去飽和） 是大功率轉(zhuǎn)換中首選的重要保護措施之一。它可以通過盡快關(guān)斷開關(guān)器件來防止 IGBT/MOSFET 因短路而損壞。
NCD57000 集成了去飽和檢測功能， 當(dāng) VCESAT 達到設(shè)定閾值時， 內(nèi)部的 STO（軟關(guān)斷） MOSFET 會被激活， 對柵極電容放電， 以降低因高 dV/dt 引起的過壓應(yīng)力和損耗。
此外， 這款單通道柵極驅(qū)動器還具有高達 4A/6A 的拉灌電流能力， 5 kVrms 的電氣隔離， 以及其它保護功能， 如欠壓鎖定（UVLO） 、 有源米勒鉗位等。
