蓄電池エネルギー貯蔵システム(BESS)の要件

BESSのアプリケーションは、非常に幅広い要件と性能に対応しています。これには、風力発電やPV太陽光発電システムの系統不調時に安定化を図るための短期的な電力消費のカバーや、短期的な発電量不足の補完を目的とするエネルギー貯蔵、そして大量のエネルギー貯蔵が含まれます。後者は、風力発電や太陽光発電といった発電量が変動する発電装置を統合した場合に、直ちに供給系統の安定化を図るために必要とされます。セミクロンは、このようなアプリケーションごとに最適化され、低コストで確実に要件を満たすことのできるパワーモジュールをご提供します。

1段構成BESSの基本回路図

1段回路構成

交流エネルギー系統における蓄電池エネルギー貯蔵システム(BESS)の1段構成の回路は、系統側の能動型フロントエンド変換装置のみで構成されています。

この回路構成の長所は、パワー半導体の数が少なく低コストでありながら、比較的効率が高いことです。ただし、蓄電池の電圧が整流後の系統電圧よりも高くなければならないことが短所です。

2段構成BESSの基本回路図

2段回路構成

系統整流出力と蓄電池の間に配置されたバックブーストコンバータで構成される2段構成BESSでは、蓄電池電圧を整流後の系統電圧よりも大幅に低く抑えることができます。

蓄電池側に3ユニットのバックブーストPFCコンバータを使用した双方向BESSの基本回路図

SEMISTACK REによる2段回路構成

ントエンド変換装置が使用されています。このアプリケーションでは、蓄電池が最小負荷のときのリップルを低くする必要があります。そのため、蓄電池側インバータの三相をインターリーブバックブーストコンバータとして利用します。これによって、蓄電池のスイッチング周波数が3倍になり、フィルターコストを比較的低く抑えることができます。系統側の能動型フロントエンドIGBTコンバータにより、双方向のエネルギー伝送が可能です。

3レベルNPC回路による1段構成BESSの基本回路図

3レベル回路構成

BESSと中電圧エネルギー系統を結合するために、3レベルNPC回路構成などの電圧3300V以上のIGBTモジュールをマルチレベル回路構成の接続に使用することができます。

また、低電圧アプリケーションに於いても、3レベル回路構成では低コストの半導体を使用できるため、高調波成分を抑えてラインフィルターの要件を軽減することができます。

蓄電池式エネルギー貯蔵システム向けセミクロン製品