दशक्ति रूपान्तरण प्रणाली(PCS) ब्याट्री र पावर ग्रिड वा AC लोड बीचको इन्टरफेस हो। यसले ब्याट्री ऊर्जा भण्डारण प्रणालीको आउटपुटको शक्ति गुणस्तर र गतिशील विशेषताहरू मात्र निर्धारण गर्दैन, तर ब्याट्रीको सुरक्षा र आयुलाई पनि महत्त्वपूर्ण रूपमा असर गर्छ। सर्किट टोपोलोजी र ट्रान्सफर्मर कन्फिगरेसनको आधारमा, PCS को आधारभूत प्रकारहरूलाई पावर-फ्रिक्वेन्सी स्टेप-अप प्रकार र उच्च-भोल्टेज प्रत्यक्ष-जडान प्रकारमा विभाजन गर्न सकिन्छ, चित्रमा देखाइएको छ।
हाल, परम्परागत ब्याट्री क्लस्टरहरूको भोल्टेज स्तर 1500V भन्दा बढि हुँदैन, र त्यहाँ चार्जको अवस्था (SOC) को आधारमा निश्चित उतार-चढाव दायरा हुन्छ। त्यसकारण, विभिन्न पावर ग्रिड वा लोडहरूको भोल्टेज आवश्यकताहरू अनुकूल गर्न, एक पावर फ्रिक्वेन्सी ट्रान्सफर्मर प्राय: PCS (पावर रूपान्तरण प्रणाली) को AC साइडमा कन्फिगर गरिन्छ। यसले AC भोल्टेज बूस्टिङ वा नियमन मात्र प्राप्त गर्दैन, तर एकल-फेज लोडहरू आपूर्ति गर्न तीन-चरण चार-तार प्रणाली अफ-ग्रिड प्रणालीहरू सिर्जना गर्न पनि अनुमति दिन्छ। यसबाहेक, यसले ऊर्जा भण्डारण प्रणालीको सुरक्षा र विद्युत चुम्बकीय अनुकूलता दमन सुधार गर्दछ।
चरणहरूको संख्याको आधारमा, पावर फ्रिक्वेन्सी चरण-अप प्रकार PCS लाई एकल-स्टेज र डबल-स्टेज टोपोलोजीहरूमा विभाजन गर्न सकिन्छ।
पावर-फ्रिक्वेन्सी स्टेप-अप सिंगल-स्टेज PCS ले उच्च दक्षता र सरल संरचना प्रदान गर्दछ; यद्यपि, यसले कम ब्याट्री क्षमता र भोल्टेज चयनमा सीमित लचिलोपनबाट ग्रस्त छ। यसबाहेक, PCS को DC साइडमा छोटो-सर्किट गल्तीले सजिलैसँग ब्याट्री प्याकमा ठूलो वर्तमान वृद्धि निम्त्याउन सक्छ, महत्त्वपूर्ण जोखिम निम्त्याउँछ। एकल-चरण PCS लाई आउटपुट भोल्टेज स्तरको आधारमा दुई-स्तर, तीन-स्तर, वा बहु-स्तर प्रणालीहरूमा पनि वर्गीकृत गर्न सकिन्छ। स्तरहरूको संख्या बढ्दै जाँदा, चित्रमा देखाइए अनुसार, PCS को DC भोल्टेज स्तर र आउटपुट पावर गुणस्तर अझ सुधार गर्न सकिन्छ।
पावर-फ्रिक्वेन्सी बूस्ट-प्रकार दुई-स्टेज PCS, चित्र 2-२२ मा देखाइए अनुसार, ब्याट्री इनपुट टर्मिनलमा द्विदिशात्मक DC/DC कन्भर्टरको साथ कन्फिगर गरिएको छ, जसले ब्याट्री प्याक क्षमता बढाउँछ र ब्याट्री प्याकको लचिलोपनलाई बढाउँछ, भोल्टको नियन्त्रण र भोल्टको चयनमा निर्भर गर्दछ। यद्यपि, यसको उच्च लागत, अपेक्षाकृत जटिल नियन्त्रण, र कम दक्षता छ। DC/DC कन्भर्टरको विभिन्न संरचनाहरूको आधारमा, दुई-चरण PCS लाई गैर-पृथक र पृथक प्रकारहरूमा विभाजन गर्न सकिन्छ। पृथक दुई-चरणको PCS ले भोल्टेज रूपान्तरण अनुपातलाई अझ सुधार गर्न सक्छ र ब्याट्री भोल्टेज अनुकूलतामा फराकिलो छ, तर ठूलो{11}}क्षमता पृथक उच्च-बूस्ट अनुपात द्विदिशात्मक DC/DC कनवर्टरको डिजाइनले महत्त्वपूर्ण प्राविधिक चुनौतीहरू प्रस्तुत गर्दछ। मुख्य कठिनाइहरूमा उच्च-भोल्टेज ट्रान्सफर्मर डिजाइन, प्रणाली इन्सुलेशन, फेज-शिफ्ट वा सिरिज रेसोनन्ट सफ्ट स्विचिङ, र उच्च शक्ति घनत्व डिजाइन समावेश छ।
लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूका लागि, जुन सामान्यतया ठूला-क्षमता ऊर्जा भण्डारण प्रणालीहरूमा प्रयोग गरिन्छ, जब चार्जको अवस्था (SOC) 15% देखि 85% को दायरा भित्र हुन्छ तब आउटपुट भोल्टेजमा खासै भिन्नता हुँदैन। त्यसकारण, मेरो देशमा हाल प्रयोग गरिएको सबैभन्दा ठूलो-क्षमता ऊर्जा भण्डारण प्रणालीहरूले एकल-चरण शक्ति रूपान्तरण प्रणाली (PCS) प्रयोग गर्दछ। यद्यपि, DC भोल्टेज 1500V मा पुग्दा, तीन-स्तर टोपोलोजी संरचनाहरू बढ्दो रूपमा अपनाइनेछन्। 1500V ब्याट्री ऊर्जा भण्डारण प्रणालीले आवश्यक पदचिह्न र विद्युतीय उपकरणहरू जस्तै स्विच बक्सहरू र DC केबलहरूको प्रयोगलाई कम गर्छ, यसरी प्रणाली लागतहरू केही हदसम्म कम हुन्छ। यद्यपि, ब्याट्री र PCS बीचको छोटो दूरीको कारणले, यसले ठूला-फोटोभोल्टिक पावर प्लान्टहरूमा देखिने DC प्रसारण हानिमा उल्लेखनीय कमी प्रदान गर्दैन। यसबाहेक, यसले द्विदिशात्मक DC सर्किट ब्रेकरहरू र द्विदिशात्मक DC सम्पर्ककर्ताहरू जस्ता कम्पोनेन्टहरूमा उच्च प्रदर्शन मागहरू राख्छ। DC सर्किटको विद्युतीय सुरक्षा र सुरक्षा डिजाइन यस प्रणालीको कार्यान्वयनमा मुख्य चुनौती हो।
अल्ट्रा-ठूलो-स्केल ब्याट्री ऊर्जा भण्डारण पावर स्टेशनहरूको अनुप्रयोग सक्षम गर्न, र धेरै ब्याट्री प्याकहरूको समानान्तर जडानबाट बच्नको लागि, साथै पावर फ्रिक्वेन्सी ट्रान्सफर्मरहरूबाट हुने हानिबाट बच्न र लागत कम गर्न, उच्च-भोल्टेज प्रत्यक्ष-जोडिएको पीसीएस मोड्युलर मुख्य दिशा संरचनाको साथ जडान गरिएको पीसीएस भएको छ। पावर फ्रिक्वेन्सी चरण-अप PCS जस्तै, उच्च-भोल्टेज प्रत्यक्ष-जडित PCS लाई पनि पावर रूपान्तरण चरणहरूको संख्या अनुसार एकल-चरण र दुई-चरण टोपोलोजीहरूमा विभाजन गर्न सकिन्छ।
क्यास्केड गरिएको सिंगल-स्टेज PCS ले पावर फ्रिक्वेन्सी ट्रान्सफर्मर बिना उच्च भोल्टेज आउटपुट गर्न सक्छ, सीधै उच्च-भोल्टेज पावर ग्रिडमा जडान गरी, यसलाई अल्ट्रा-ठूलो-मापन ऊर्जा भण्डारण प्रणालीहरू निर्माण गर्न उपयुक्त बनाउँछ। क्यास्केड गरिएको संरचनाले व्यक्तिगत मोड्युलहरूमा कम स्विचिङ फ्रिक्वेन्सीहरूमा पनि कम आउटपुट भोल्टेज हार्मोनिक्स सुनिश्चित गर्दै बहु-स्तर आउटपुट प्राप्त गर्छ, जसले गर्दा स्विचिङ घाटा कम हुन्छ। यद्यपि, क्यास्केड गरिएको सिंगल-स्टेज PCS लाई DC साइडमा पारस्परिक इन्सुलेशन चाहिन्छ, जसको परिणामस्वरूप कम आउटपुट भोल्टेजहरूको लागि उच्च इन्सुलेशन तनाव हुन्छ, विशेष डिजाइन आवश्यक हुन्छ। प्रत्येक ब्याट्री प्याक र ग्राउन्डको बीचमा सामान्य-मोड वर्तमान मार्गहरू छन्, जसलाई सामान्य-मोड वर्तमान दमनका लागि समाधान आवश्यक छ।
ब्याट्री प्याकको चार्जिङ र डिस्चार्जिङ धाराहरूमा दोस्रो-हार्मोनिक रिपल हुन्छ, जसले ब्याट्रीको हालको बाटोमा नकारात्मक असर पार्छ र लागत बढाउँछ। क्यास्केडेड सिंगल-स्टेज PCSs लाई मुख्यतया H-ब्रिज क्यास्केडेड र मोड्युलर मल्टिलेभल कन्भर्टर (MMC) क्यास्केडेड प्रकारहरूमा विभाजन गर्न सकिन्छ, जस्तै चित्रमा देखाइएको छ।
समग्रमा, उच्च-भोल्टेज प्रत्यक्ष-कनेक्सन PCS (पावर रूपान्तरण प्रणाली) ऊर्जा भण्डारण प्रणालीहरूको अल्ट्रा-ठूलो क्षमताले ल्याएको सुरक्षा र दक्षता चुनौतीहरूलाई सम्बोधन गर्न प्रमुख समाधान हो। यद्यपि, यसले ब्याट्री प्याक र पृथक DC/DC कनवर्टर दुवैमा उच्च इन्सुलेशन आवश्यकताहरू राख्छ, जसले यसको व्यापक ग्रहण र अनुप्रयोगलाई सीमित गर्दछ। यसबाहेक, अल्ट्रा-ठूलो क्षमताको ब्याट्री प्रणालीहरूको केन्द्रित स्ट्याकिङ, विद्युतीय जडान, र सुरक्षा डिजाइनमा चुनौतीहरू छन्।