展望移动设备的未来
06-06
德州仪器2017年，在政策支持和市场需求的双重刺激下，储能突然成为最热门的行业之一。
这背后的实质是可再生能源装机容量的不断增加。
与火电等可主动控制发电的机组不同，可再生能源发电受自然环境影响，具有较强的不确定性，甚至与电网不兼容。
因此，需要配备储能系统来解决用电、调峰、调频、稳定电网等各种问题。
国家能源局数据显示，年内我国平均弃风、弃光率分别从17.0%、10.3%下降至3.1%、2.0%。
除了电网运行优化和技术进步外，这还得益于电网运行优化和技术进步。
这与储能的发展密不可分。
而且，中科院电工研究所储能技术研究组组长陈永冲近日表示，虽然我国储能装机容量位居全球第一，但储能与风电的比例光伏新能源装机容量（简称“新储比”）低于7%；相对而言，其他国家和地区的平均存新比已达到15.8%。
随着新能源发电规模快速提升，我国新能源储能占比仍有较大增长空间。
在储能技术方面，虽然目前抽水蓄能占据绝对主导市场，但这一百年技术正在让位于以电池作为缓冲存储介质的电化学储能（BESS）。
后者由于不受自然条件限制，具有快速响应、灵活部署的特点，完全符合可再生能源容量小、布局分散、数量大的特点。
可在家庭侧、工商业侧、电网侧灵活部署。
据中国化学与物理电源行业协会储能应用分会发布的《储能产业应用研究报告》统计数??据显示，2016年我国新增储能项目数个，其中电化学储能项目总计1万个，其中锂电项目1万个。
离子电池储能项目。
与此同时，除了大??型项目外，更多以工业、商业、家庭应用为代表的小微储能站不断涌现。
虽然从长远来看，BESS的发展是大势所趋，但现阶段成本、安全、使用寿命、环保等问题仍然在一定程度上阻碍了行业的发展，技术发展成为非常重要的因素。
简而言之，BESS就是直流与交流之间的功率转换、电池充放电以及整个工业系统的控制过程。
保证储能系统的安全性和高效性自然离不开电力电子技术。
因此，一般来说，典型的BESS包含以下部分：PCS（功率转换系统）负责电池直流母线和逆变器交流母线（即电池和电网）之间的功率转换，BMS（电池管理系统）是负责监控电池的关键信息，EMS（能源管理系统）负责整个系统的运行和控制。
无论是储能系统的任何一个部分，都离不开芯片的支持。
本文将通过具体的产品和解决方案让大家了解BESS系统的关键组件以及如何克服所面临的挑战。
在这一领域，电力电子主要供应商之一的德州仪器（TI）拥有数十年的相关技术积累。
同时，TI在电池管理和工业控制方面也拥有丰富的产品和系统经验，可以为整个ESS系统构建完整的系统。
信号和能量传输环节，因此本文选取了TI的几款具有代表性的产品和解决方案。
双向电力变换系统在过去没有配套储能的时代，可再生能源的潮流往往是直接单向传输到电网侧。
在该架构中添加储能系统可以明显看出，双向系统比两个单向系统更好。
因此，储能侧需要增加双向DC/DC充放电管理。
同时，AC/DC侧也需要改为双向架构，并集成PFC（功率因数校正）和逆变器。
这种更加灵活的双向结构有助于更好地实现调峰填谷，在电价便宜或发电量大时储存电能，在有需求时及时释放。
一般来说，这种双向架构意味着两个独立的转换系统，包括电源、控制、保护等，这带来了更高的系统成本、更复杂的布局和布线以及更大的体积。
由于双向PFC和逆变级拓扑中的功率器件基本相同，因此两者可以结合起来实现系统的高效率和小尺寸。
其中，双向DC/DC功率级专为储能逆变器打造。
双向DC/DC功率级的常见拓扑是CLLLC和DAB。
对于离网/并网双向逆变器/PFC功率级，不需要特殊的拓扑来实现它，因为标准组串逆变器中常用的逆变器功率级，例如两级H桥、HERIC、三级一级TNPC、三级NPC、三级ANPC都可以实现双向转换。
这些复杂的拓扑给功率转换和控制带来了许多挑战。
同时，对于大功率逆变器，可能存在多个并联的情况，因此也需要相互之间以及与电网的同步要求。
与此同时，为了实现更高的转换效率和储能密度，储??能系统越来越多地引入宽带隙半导体作为其功率器件。
与传统的硅器件相比，宽禁带半导体可以实现更高的开关频率。
，从而提高转换效率并减小尺寸，但这种更高的开关频率也带来了从驱动器设计到布局和布线、EMI、热管理等方面的挑战。
效率、体积和成本固然重要，但可靠性和安全性始终是第一位的。
例如，并网双向逆变器需要具有检测和隔离功能。
当电网出现故障（如停电、停电、过压等）时，应及时断开。
正如上述挑战一样，无论采用哪种类型的电源拓扑，设计都绝非易事。
因此，最好的解决方案是尽可能选择优化的参考设计解决方案和一站式供应商。
TI 提供多种拓扑参考解决方案，以满足各种电源转换系统的需求。
TIDA-10 参考设计以 TI 的基于 GaN 的 11kW 双向三相 ANPC 参考设计 TIDA-10 为例。
该参考设计提供基于氮化镓 (GaN) 的三电平三相 ANPC 逆变器电源。
关卡设计模板。
快速开关功率器件的使用可实现高达 kHz 的更高开关频率，这不仅减小了滤波器磁性器件的尺寸，而且还提高了功率级的功率密度。
多级拓扑允许在高达 V 的更高直流母线电压下使用额定为 V 的功率器件，这在其他拓扑中是不可能的。
同时，较低的开关电压应力可降低开关损耗，从而实现 98.5% 的峰值效率，并提高系统可靠性。
该解决方案集成了许多TI的明星产品，包括C32位MCU、集成驱动、保护和温度报告的GaN FET、栅极驱动器、开关转换器和其他电源产品，以及数字隔离器和放大器等信号链产品。
多级拓扑允许使用低压开关器件，但也意味着需要驱动更多开关，并且即使在异常操作期间也需要避免过压。
在此参考设计中，TI 仅使用 1 个 C 在有限的 PWM 下控制 18 个功率组件，并通过集成的 CLB 实现基于硬件的链式保护，无需外部 FPGA 或 CPLD。
并且只需软件控制即可实现倒车功能。
高可靠性电池管理系统类似于电源转换系统。
电池管理系统首先要保证足够的安全性和可靠性，然后在效率、体积和成本等方面进行优化，而BMS是保证电池安全最重要的系统。
典型的储能BMS系统大致可分为BMU、BDU和BCU。
BMU实现独立的电池信息采集，BDU管理电池集群，BCU负责整体控制和通信。
由于电池管理系统更注重电池充放电管理，需要详细采集各类信息，包括电池信息存储、采集、均衡控制、充放电管理等。
因此，需要一个高性能的AFE是实现高水平BMS的关键，应解决客户在准确性、鲁棒性、安全性和系统成本方面的痛点。
BQx 简化系统框图 TI 的 BQx 系列精密电池监视器、平衡器和集成硬件保护器是一款 AFE，可满足储能客户的需求。
首先，在精度方面，可以实现电压采样精度在2mV以内，电流采样精度在0.3%以内。
16位ADC对16个电池串的扫描时间仅为μS，集成数字滤波帮助客户实现更高精度的电池SoC。
和SoH计算以更好地管理电池。
在可靠性方面，TI增强了引脚耐压能力，可承受高达80V的电压。
由于储能系统内部存在较强的EMC干扰，很可能进入异常状态，需要上电重启。
BQ6提供内部硬件复位，更加稳定耐用。
更重要的是，TI的BQx系列采用隔离差分菊花链通信，可以实现双向通信和双向唤醒。
如果某个节点损坏，仍然可以实现通信，并且菊花链也用于电池集群管理。
方法、连接包括霍尔传感器、保险丝、风扇、继电器等的监控。
在安全性方面，BQx-Q1符合ASIL-D车辆安全法规，可以完全满足储能系统的安全要求。
提供双ADC冗余采样，可对电压、电流、温度、通讯状态等进行监测和保护，并具有自诊断功能，比软件检测更准确、更高效。
TI 通过高级集成降低系统开发障碍和成本。
例如，BQx系列集成了内部平衡MOSFET，支持高达mA的电流，并且可以自动平衡电池。
此外，BQx系列提供丰富的产品系列，支持不同电池串数且引脚兼容，从而根据实际需求优化成本。
拥抱储能市场新机遇。
在我国坚定不移发展新能源和电力体制改革的背景下，储能无论是产品和业务形态，还是自身技术含量，都是电力电子行业的后起之秀。
，都在快速变化和发展。
未来，甚至每辆车都可以成为移动储能站。
面对不断的变化，选择经过大量市场证明、灵活可靠、提供一站式交付的供应商是保证产品研发和量产的重要保障。
推动可再生能源发展，打造更加环保的电网，是TI助力中国能源产业发展的初衷，其中也包括储能产业。
TI 通过广泛的模拟和嵌入式处理产品、丰富的参考设计、强大而全面的本地支持（包括本地研发、本地销售和应用团队）以及完全本地化的 TI.com.cn 帮助储能行业实现这一目标可靠性、高效率、小尺寸和更高的性价比，满足未来能源创新的需求。
关于德州仪器公司 德州仪器公司 (TI)（纳斯达克股票代码：TXN）是一家全球半导体公司，为工业、汽车、个人电子产品、通信设备和企业系统等市场设计、制造、测试和销售模拟和嵌入式处理芯片。
我们致力于通过半导体技术让电子产品更加经济实用，创造更美好的世界。
如今，每一代创新都建立在上一代创新的基础上，使我们的技术更小、更快、更可靠、更便宜，从而使半导体在电子产品中得到广泛使用。
这就是工程学的进步。
。
这正是我们几十年来乃至现在一直在做的事情。
版权声明：本文内容由互联网用户自发贡献，本站不拥有所有权，不承担相关法律责任。如果发现本站有涉嫌抄袭的内容，欢迎发送邮件 举报，并提供相关证据，一经查实，本站将立刻删除涉嫌侵权内容。
标签：
相关文章
06-06
06-18
06-17
06-18
06-17
最新文章
英特尔收购芯片制造商eASIC，进一步减少对CPU的依赖
西门子携手现代汽车、起亚公司，共同推动交通运输行业数字化转型
行业领导者制定 Open Eye MSA 来帮助实现高速光连接应用
三星电子和 NAVER 合作
意法半导体和 Leti 合作开发 GaN-on-Si 功率转换技术
青岛将大力发展高世代TFT-LCD和Micro LED项目
长电科技参加IMAPS器件封装大会
三星正式发布Exynos 990旗舰处理器