一、儲能變流器(PCS)
儲能變流器(Power Conversion System, PCS)又稱功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng),是儲能系統(tǒng)中實現(xiàn)能量雙向轉(zhuǎn)換的核心環(huán)節(jié),完整的電化學(xué)儲能系統(tǒng)主要由電池組、電池管理系統(tǒng)(BMS)、能量管理系統(tǒng)(EMS)、功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(PCS)以及其他電氣設(shè)備構(gòu)成,負(fù)責(zé)完成儲能單元與電網(wǎng) / 負(fù)載之間交流電與直流電的雙向轉(zhuǎn)換。
包含以下核心環(huán)節(jié)
二、儲能變流器的靜電浪涌敏感節(jié)點(diǎn)
基于模塊化設(shè)計的理念,儲能變流器的典型框圖如下:
敏感節(jié)點(diǎn)分析:
三、全鏈路浪涌防護(hù)方案與雷卯電子器件選型
基于雷擊風(fēng)險評估原則,結(jié)合變流器各模塊特性,推薦以下防護(hù)方案:
1. 直流側(cè)防護(hù)(DC48V)
l 一級泄流:雷卯電子推薦在GND與PE之間并接陶瓷氣體放電管,為浪涌電流提供高效泄放路徑;
l 二級精準(zhǔn)鉗位:雷卯電子采用電壓精度 ±5%、響應(yīng)時間<1ns 的 TVS 器件(如 SM8S58CA),將 8/20μs 浪涌峰值鉗位至≤93.6V(典型值),保護(hù)后端 MCU 與傳感器。支持 400W(室內(nèi)小功率)~15kW(室外大功率)多功率等級選型;
l 后級精細(xì)防護(hù):
2 串接低內(nèi)阻 PMOS(如 LM5D50P10,RDS (ON)<28mΩ)進(jìn)行極性防反接,功率損耗較傳統(tǒng)二極管降低 60%,適配 20A 以上大功率系統(tǒng);
2 靠近芯片端并聯(lián)低正向壓降(VF)肖特基二極管,抑制負(fù)壓浪涌;
2 電池端專用保護(hù):采用 4.5V TVS(SMAJ4.5A),漏電流 < 1μA,避免鋰電池自放電。
電源接口DC 3.3V/5V
根據(jù)電源所處環(huán)境,雷卯電子建議選擇合適保護(hù)電流的ESD/TVS器件,滿足IEC61000-4-2,等級4,接觸放電8KV,空氣放電15KV。如需滿足IEC61000-4-5浪涌高等級測試需選用大功率SMC器件,參見文末推薦表格。
2. 電網(wǎng)接口交流側(cè)并網(wǎng)防護(hù)(220V/380V AC)
l 差模/共模浪涌抑制:
2 雷卯電子采用 MOV(14D471K/20D471K/25D471K)與 GDT(2R600-8L)組合方案,滿足 IEC 61000-4-5 的 4kV(室內(nèi))~8kV(室外)測試等級;
2 MOV 標(biāo)稱電壓 470V 匹配交流電網(wǎng)線電壓,GDT 沖擊電流 10kA 實現(xiàn)大能量泄放。
3. 控制系統(tǒng)精細(xì)化防護(hù)
CAN 總線防護(hù)
l 雷卯電子選用半導(dǎo)體放電管(TSS,型號 P0300SD),殘壓≤25V,反應(yīng)時間 ns 級,兼具浪涌與靜電防護(hù)能力,保證信號完整性:
滿足 IEC 61000-4-2 靜電等級 4(接觸放電 8kV,空氣放電 15kV);
滿足 IEC 61000-4-5 浪涌 10/700μs(8kV)。
4. 通信接口強(qiáng)化方案
千兆網(wǎng)接口(室外場景)
l 二級防護(hù)方案:
前級 GDT(3R090-5S)泄放大電流,后級 ESD 器件(GBLC03C,0.6PF 低容抗)抑制高頻噪聲;
滿足 IEC 61000-4-2(接觸 / 空氣放電 ±30kV)、IEC 61000-4-5(6kV 浪涌),高溫環(huán)境下傳輸不丟包。
RS485 總線
l 采用低殘壓 TSS(P0080SC),容抗 100PF 適配高速信號:
靜電防護(hù)等級:接觸放電 15kV,空氣放電 8kV;
浪涌防護(hù):10/700μs 波形下承受 6kV 沖擊。