储能系统的作用，赋能更环保的未来-电子发烧友网

最近我看到一份报告，报告中强调了欧盟各商品的能源价格通胀率。据测算，2023 年 1 月的通胀率为惊人的 20.6%。这一数字与2019 年 1 月的通胀率形成鲜明对比，后者仅为 2.4%。这让我回想起我们在过去一年中遇到的问题——能源需求的上升和随之激增的电费。可以看到，能源挑战以各种方式影响了我们所有人，进而加深了我们对全球能耗的认识并提高了对能源解决方案的需求。

我的关注重点一直是可再生能源，特别是储能系统，因为其为日益增长的能源需求提供了创新和可持续的解决方案。

所以，在今天的这期“英家大咖”中，我将深入探讨储能系统的工作原理，以及其作为可持续能源解决方案的优势。让我们直奔主题吧！

储能系统由两个协同发挥作用的主要功能模块组成：电源转换系统 (PCS) 和电池管理系统 (BMS)。PCS 和 BMS 协同工作以构成储能系统 (ESS)，根据具体位置和要求适配不同的使用情况。图 1 所示为表前的能源供应链（即发电和输电），以及表后的能源消费阶段。然而鉴于本博客的目的，我将着重关注同样采用功能块的表后部分。

图 1.能源供应链

电源转换系统

电源转换系统 (PCS) 在储能系统中起着至关重要的作用，其将电力从一种形式有效地转换为另一种形式。例如，在住宅建筑上使用太阳能电池板等可再生能源时，产生的电力是直流电，需转换为交流电才能为电器所用。储能系统 (ESS) 通常配合光伏装置使用，预计会在未来得到愈发广泛的应用，系统主要分为两种耦合拓扑结构：交流耦合系统和直流耦合系统。直流耦合装置，也被称为混合逆变器装置，通常用于住宅装置。该系统通常由光伏面板、最大功率点追踪 (MPPT) DC/DC 级、用于连接电池的双向 DC/DC 级以及用于电池和光伏面板的单一逆变器级构成。此系统的主要优势之一是提高了效率，其省去了一个功率转换级，从而提升了整体性能。另外，系统所需半导体元件更少，导致成本降低，更为经济高效。系统的具体拓扑结构可能会有所不同，这取决于单相或三相系统以及电池电压等因素，这可能需要功率范围为 60V 至 1200V 的 MOSFET 以及栅极驱动器。

电池管理系统

电池管理系统 (BMS) 是储能系统的一个重要组成部分，负责电池充电、均衡和充电状态监测。可以说 BMS 的功能就好比人体新陈代谢。和新陈代谢一样，BMS 持续监测电池芯状态，并调整充电速度以确保其保持良好状态和均衡。同样，人体新陈代谢也在持续监测体内的营养物质，并调整吸收和利用率，以确保人体保持健康和平衡。这两种情况下都必须配备一个有效运行的系统，其能够监测和调整内部运作以保持理想性能，防止损坏或故障。因此，BMS 对于实现储能系统的理想性能和有效利用至关重要。

英飞凌储能系统解决方案

英飞凌致力于提供促进可持续发展和塑造绿色环保未来的解决方案。因此，英飞凌在储能系统领域也占有一席之地，在下面的图 2 中，你可以看到英飞凌的 ESS 解决方案。对于电源转换系统，功率低于 30kW 的解决方案通常建议采用分立器件，如 OptiMOS、CoolMOS、CoolSiC MOSFET 以及用于打造先进快速开关应用的 CoolGaN。而对于商业和公用事业级规模的系统，采用分立 IGBT 的模块化方案是个合适选择，这取决于系统配置模块解决方案。此外，功能集成型EiceDRIVER 栅极驱动器 IC、XMC 控制器和安全解决方案（如OPTIGA）是诸多储能系统的理想之选，而 StrongIRFET 功率 MOSFET 系列则针对低 RDS(on) 和高电流能力进行了优化。最后，CoolSET 是辅助电源的绝佳解决方案，数字隔离器 ISOFACE则可用于控制和连接功能块。