ദിവൈദ്യുതി പരിവർത്തന സംവിധാനം(PCS) ബാറ്ററിയും പവർ ഗ്രിഡും അല്ലെങ്കിൽ എസി ലോഡും തമ്മിലുള്ള ഇൻ്റർഫേസാണ്. ഇത് ബാറ്ററി എനർജി സ്റ്റോറേജ് സിസ്റ്റത്തിൻ്റെ ഔട്ട്‌പുട്ടിൻ്റെ പവർ ക്വാളിറ്റിയും ഡൈനാമിക് സവിശേഷതകളും നിർണ്ണയിക്കുക മാത്രമല്ല, ബാറ്ററിയുടെ സുരക്ഷയെയും ആയുസ്സിനെയും സാരമായി ബാധിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. സർക്യൂട്ട് ടോപ്പോളജിയും ട്രാൻസ്ഫോർമർ കോൺഫിഗറേഷനും അടിസ്ഥാനമാക്കി, പിസിഎസിൻ്റെ അടിസ്ഥാന തരങ്ങളെ ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ പവർ-ഫ്രീക്വൻസി സ്റ്റെപ്പ്-അപ്പ് ടൈപ്പ്, ഹൈ-വോൾട്ടേജ് ഡയറക്ട്{5}}കണക്ഷൻ തരം എന്നിങ്ങനെ വിഭജിക്കാം.
നിലവിൽ, പരമ്പരാഗത ബാറ്ററി ക്ലസ്റ്ററുകളുടെ വോൾട്ടേജ് ലെവൽ 1500V കവിയുന്നില്ല, കൂടാതെ ചാർജിൻ്റെ അവസ്ഥയെ (SOC) അനുസരിച്ച് ഒരു നിശ്ചിത ഏറ്റക്കുറച്ചിലുകൾ ഉണ്ട്. അതിനാൽ, വ്യത്യസ്ത പവർ ഗ്രിഡുകളുടെയോ ലോഡുകളുടെയോ വോൾട്ടേജ് ആവശ്യകതകളുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നതിന്, ഒരു പവർ ഫ്രീക്വൻസി ട്രാൻസ്ഫോർമർ പലപ്പോഴും പിസിഎസിൻ്റെ (പവർ കൺവേർഷൻ സിസ്റ്റം) എസി ഭാഗത്ത് കോൺഫിഗർ ചെയ്യപ്പെടുന്നു. ഇത് എസി വോൾട്ടേജ് ബൂസ്‌റ്റിംഗോ നിയന്ത്രണമോ കൈവരിക്കുക മാത്രമല്ല, സിംഗിൾ-ഫേസ് ലോഡുകൾ നൽകുന്നതിന് ഓഫ്{5}}ഗ്രിഡ് സിസ്റ്റങ്ങളിൽ ത്രീ-ഫേസ് ഫോർ{4}}വയർ സിസ്റ്റം സൃഷ്‌ടിക്കുന്നതിനും അനുവദിക്കുന്നു. കൂടാതെ, ഇത് ഊർജ്ജ സംഭരണ സംവിധാനത്തിൻ്റെ സംരക്ഷണവും വൈദ്യുതകാന്തിക അനുയോജ്യത അടിച്ചമർത്തലും മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു.
ഘട്ടങ്ങളുടെ എണ്ണത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, പവർ ഫ്രീക്വൻസി സ്റ്റെപ്പ്{0}}അപ്പ് ടൈപ്പ് പിസിഎസുകളെ സിംഗിൾ-സ്റ്റേജ്, ഡബിൾ{2}}സ്റ്റേജ് ടോപ്പോളജികളായി വിഭജിക്കാം.
പവർ-ഫ്രീക്വൻസി സ്റ്റെപ്പ്-അപ് സിംഗിൾ-സ്റ്റേജ് പിസിഎസ് ഉയർന്ന കാര്യക്ഷമതയും ലളിതമായ ഘടനയും വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു; എന്നിരുന്നാലും, കുറഞ്ഞ ബാറ്ററി ശേഷിയും വോൾട്ടേജ് തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നതിൽ പരിമിതമായ വഴക്കവും ഇതിന് അനുഭവപ്പെടുന്നു. കൂടാതെ, PCS-ൻ്റെ DC വശത്തുള്ള ഒരു ഷോർട്ട്-സർക്യൂട്ട് തകരാർ, ബാറ്ററി പാക്കിൽ വലിയൊരു കറൻ്റ് കുതിച്ചുചാട്ടത്തിന് എളുപ്പത്തിൽ ഇടയാക്കും, ഇത് കാര്യമായ അപകടസാധ്യത ഉയർത്തുന്നു. ഔട്ട്പുട്ട് വോൾട്ടേജ് ലെവലിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കി സിംഗിൾ-സ്റ്റേജ് പിസിഎസുകളെ രണ്ട്{7}}ലെവൽ, ത്രീ{8}}ലെവൽ, അല്ലെങ്കിൽ മൾട്ടി{9}}ലെവൽ സിസ്റ്റങ്ങളായി തരംതിരിക്കാം. ലെവലുകളുടെ എണ്ണം കൂടുന്നതിനനുസരിച്ച്, ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, പിസിഎസിൻ്റെ ഡിസി വോൾട്ടേജ് ലെവലും ഔട്ട്പുട്ട് പവർ നിലവാരവും കൂടുതൽ മെച്ചപ്പെടുത്താൻ കഴിയും.
ചിത്രം 2{6}}22-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ പവർ-ഫ്രീക്വൻസി ബൂസ്റ്റ്-ടൈപ്പ് രണ്ട്{2}}സ്റ്റേജ് പിസിഎസ്, ബാറ്ററി ഇൻപുട്ട് ടെർമിനലിലെ ഒരു ദ്വിദിശ DC/DC കൺവെർട്ടർ ഉപയോഗിച്ചാണ് കോൺഫിഗർ ചെയ്‌തിരിക്കുന്നത്, ഇത് ബാറ്ററി പാക്ക് കപ്പാസിറ്റി വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ബാറ്ററി തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നതിനുള്ള ഒന്നിലധികം വഴക്കം വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, ഇതിന് ഉയർന്ന വിലയും താരതമ്യേന സങ്കീർണ്ണമായ നിയന്ത്രണവും കുറഞ്ഞ കാര്യക്ഷമതയും ഉണ്ട്. DC/DC കൺവെർട്ടറിൻ്റെ വ്യത്യസ്ത ഘടനകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, രണ്ട്-ഘട്ട PCS-കളെ-ഒറ്റപ്പെട്ടതും ഒറ്റപ്പെട്ടതുമായ തരങ്ങളായി തിരിക്കാം. ഒറ്റപ്പെട്ട രണ്ട്{10}}ഘട്ട PCS-ന് വോൾട്ടേജ് ട്രാൻസ്ഫോർമേഷൻ അനുപാതം കൂടുതൽ മെച്ചപ്പെടുത്താനും വിശാലമായ ബാറ്ററി വോൾട്ടേജ് അഡാപ്റ്റബിലിറ്റിയുമുണ്ട്, എന്നാൽ വലിയ{11}}കപ്പാസിറ്റി ഒറ്റപ്പെട്ട ഉയർന്ന{13}}ബൂസ്റ്റ് റേഷ്യോ ബൈഡയറക്ഷണൽ DC/DC കൺവെർട്ടറിൻ്റെ രൂപകൽപ്പന കാര്യമായ സാങ്കേതിക വെല്ലുവിളികൾ അവതരിപ്പിക്കുന്നു. ഉയർന്ന-വോൾട്ടേജ് ട്രാൻസ്ഫോർമർ ഡിസൈൻ, സിസ്റ്റം ഇൻസുലേഷൻ, ഫേസ്-ഷിഫ്റ്റ് അല്ലെങ്കിൽ സീരീസ് റെസൊണൻ്റ് സോഫ്റ്റ് സ്വിച്ചിംഗ്, ഉയർന്ന പവർ ഡെൻസിറ്റി ഡിസൈൻ എന്നിവയാണ് പ്രധാന ബുദ്ധിമുട്ടുകൾ.
വലിയ ശേഷിയുള്ള ഊർജ സംഭരണ സംവിധാനങ്ങളിൽ സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികൾക്ക്, ചാർജ്ജ് നില (SOC) 15% മുതൽ 85% വരെ പരിധിക്കുള്ളിലായിരിക്കുമ്പോൾ ഔട്ട്പുട്ട് വോൾട്ടേജിൽ കാര്യമായ വ്യത്യാസമുണ്ടാകില്ല. അതിനാൽ, എൻ്റെ രാജ്യത്ത് നിലവിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഏറ്റവും വലിയ-കപ്പാസിറ്റി എനർജി സ്റ്റോറേജ് സിസ്റ്റങ്ങൾ സിംഗിൾ-സ്റ്റേജ് പവർ കൺവേർഷൻ സിസ്റ്റം (PCS) ഉപയോഗിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, DC വോൾട്ടേജ് 1500V ലേക്ക് അടുക്കുമ്പോൾ, മൂന്ന്-ലെവൽ ടോപ്പോളജി ഘടനകൾ കൂടുതലായി സ്വീകരിക്കപ്പെടും. 1500V ബാറ്ററി എനർജി സ്റ്റോറേജ് സിസ്റ്റം ആവശ്യമായ കാൽപ്പാടുകളും സ്വിച്ച് ബോക്സുകളും ഡിസി കേബിളുകളും പോലുള്ള ഇലക്ട്രിക്കൽ ഉപകരണങ്ങളുടെ ഉപയോഗവും കുറയ്ക്കുന്നു, അങ്ങനെ സിസ്റ്റം ചെലവ് ഒരു പരിധിവരെ കുറയ്ക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, ബാറ്ററിയും പിസിഎസും തമ്മിലുള്ള ദൂരം കുറവായതിനാൽ, വലിയ-സ്കെയിൽ ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് പവർ പ്ലാൻ്റുകളിൽ കാണുന്ന ഡിസി ട്രാൻസ്മിഷൻ നഷ്ടത്തിൽ കാര്യമായ കുറവ് ഇത് നൽകുന്നില്ല. കൂടാതെ, ബൈഡയറക്ഷണൽ ഡിസി സർക്യൂട്ട് ബ്രേക്കറുകൾ, ബൈഡയറക്ഷണൽ ഡിസി കോൺടാക്റ്ററുകൾ എന്നിവ പോലുള്ള ഘടകങ്ങളിൽ ഇത് ഉയർന്ന പ്രകടന ആവശ്യങ്ങൾ സ്ഥാപിക്കുന്നു. ഡിസി സർക്യൂട്ടിൻ്റെ വൈദ്യുത സുരക്ഷയും സംരക്ഷണ രൂപകൽപ്പനയും ഈ സംവിധാനം നടപ്പിലാക്കുന്നതിൽ ഒരു പ്രധാന വെല്ലുവിളിയാണ്.
അൾട്രാ-വലിയ{1}}സ്കെയിൽ ബാറ്ററി എനർജി സ്റ്റോറേജ് പവർ സ്റ്റേഷനുകളുടെ പ്രയോഗം പ്രവർത്തനക്ഷമമാക്കുന്നതിനും, നിരവധി ബാറ്ററി പായ്ക്കുകളുടെ സമാന്തര കണക്ഷൻ ഒഴിവാക്കുന്നതിനും, പവർ ഫ്രീക്വൻസി ട്രാൻസ്ഫോർമറുകൾ മൂലമുണ്ടാകുന്ന നഷ്ടം ഒഴിവാക്കുന്നതിനും ചെലവ് കുറയ്ക്കുന്നതിനും, ഉയർന്ന{2}}വോൾട്ടേജ് ഡയറക്ട്-കണക്റ്റഡ് പിസിഎസ്, മോഡുലാർ കാസ്കേഡഡ് ഘടനയുള്ള പ്രധാന ഗവേഷണ സംവിധാനമായി മാറിയിരിക്കുന്നു. പവർ ഫ്രീക്വൻസി സ്റ്റെപ്പ്-അപ്പ് പിസിഎസ് പോലെ, ഹൈ-ഡയറക്ട് വോൾട്ടേജ്-കണക്റ്റഡ് പിസിഎസുകളെ പവർ കൺവേർഷൻ സ്റ്റേജുകളുടെ എണ്ണം അനുസരിച്ച് സിംഗിൾ-സ്റ്റേജ്, രണ്ട്{9}}സ്റ്റേജ് ടോപ്പോളജികളായി വിഭജിക്കാം.
കാസ്‌കേഡ് ചെയ്‌ത സിംഗിൾ-സ്റ്റേജ് PCS-ന് പവർ ഫ്രീക്വൻസി ട്രാൻസ്ഫോർമർ ഇല്ലാതെ തന്നെ ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് ഔട്ട്പുട്ട് ചെയ്യാൻ കഴിയും, ഉയർന്ന-വോൾട്ടേജ് പവർ ഗ്രിഡിലേക്ക് നേരിട്ട് കണക്ട് ചെയ്യുന്നു, ഇത് അൾട്രാ-വലിയ-സ്കെയിൽ എനർജി സ്റ്റോറേജ് സിസ്റ്റങ്ങൾ നിർമ്മിക്കുന്നതിന് അനുയോജ്യമാക്കുന്നു. കാസ്‌കേഡ് ഘടന മൾട്ടി{5}}ലെവൽ ഔട്ട്പുട്ട് കൈവരിക്കുന്നു, വ്യക്തിഗത മൊഡ്യൂളുകളിൽ കുറഞ്ഞ സ്വിച്ചിംഗ് ഫ്രീക്വൻസിയിൽ പോലും കുറഞ്ഞ ഔട്ട്പുട്ട് വോൾട്ടേജ് ഹാർമോണിക്‌സ് ഉറപ്പാക്കുന്നു, അങ്ങനെ സ്വിച്ചിംഗ് നഷ്ടം കുറയ്ക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, കാസ്‌കേഡ് ചെയ്‌ത സിംഗിൾ-സ്റ്റേജ് PCS-ന് DC വശത്ത് മ്യൂച്വൽ ഇൻസുലേഷൻ ആവശ്യമാണ്, ഇത് കുറഞ്ഞ ഔട്ട്പുട്ട് വോൾട്ടേജുകൾക്ക് ഉയർന്ന ഇൻസുലേഷൻ സമ്മർദ്ദത്തിന് കാരണമാകുന്നു, പ്രത്യേക ഡിസൈൻ ആവശ്യമാണ്. ഓരോ ബാറ്ററി പാക്കിനും ഗ്രൗണ്ടിനുമിടയിൽ പൊതുവായ-മോഡ് കറൻ്റ് പാത്തുകളുണ്ട്, പൊതുവായ മോഡ് കറൻ്റ് സപ്രഷനുള്ള പരിഹാരങ്ങൾ ആവശ്യമാണ്.
ബാറ്ററി പാക്കുകളുടെ ചാർജ്ജിംഗ്, ഡിസ്ചാർജ് ചെയ്യൽ പ്രവാഹങ്ങളിൽ സെക്കൻ്റ്-ഹാർമോണിക് റിപ്പിൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു, ഇത് ബാറ്ററിയുടെ നിലവിലെ പാതയെ പ്രതികൂലമായി ബാധിക്കുകയും ചെലവ് വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ കാസ്‌കേഡ് സിംഗിൾ-സ്റ്റേജ് PCS-കളെ പ്രധാനമായും H-ബ്രിഡ്ജ് കാസ്‌കേഡ്, മോഡുലാർ മൾട്ടിലെവൽ കൺവെർട്ടർ (MMC) കാസ്‌കേഡ് തരങ്ങളായി തിരിക്കാം.
മൊത്തത്തിൽ, ഉയർന്ന-വോൾട്ടേജ് ഡയറക്ട്-കണക്ഷൻ പിസിഎസ് (പവർ കൺവേർഷൻ സിസ്റ്റം) ഊർജ്ജ സംഭരണ സംവിധാനങ്ങളുടെ അൾട്രാ-വലിയ കപ്പാസിറ്റി മൂലം ഉണ്ടാകുന്ന സുരക്ഷയും കാര്യക്ഷമതയും വെല്ലുവിളികൾ നേരിടാനുള്ള ഒരു പ്രധാന പരിഹാരമാണ്. എന്നിരുന്നാലും, ബാറ്ററി പാക്കിലും ഒറ്റപ്പെട്ട DC/DC കൺവെർട്ടറിലും ഇത് ഉയർന്ന ഇൻസുലേഷൻ ആവശ്യകതകൾ സ്ഥാപിക്കുന്നു, ഇത് അതിൻ്റെ വ്യാപകമായ ദത്തെടുക്കലും പ്രയോഗവും പരിമിതപ്പെടുത്തുന്നു. കൂടാതെ, അൾട്രാ-വലിയ ശേഷിയുള്ള ബാറ്ററി സംവിധാനങ്ങളുടെ കേന്ദ്രീകൃത സ്റ്റാക്കിംഗ്, ഇലക്ട്രിക്കൽ കണക്ഷൻ, സുരക്ഷാ ഡിസൈൻ എന്നിവയിൽ വെല്ലുവിളികളുണ്ട്.