Այնէներգիայի փոխակերպման համակարգ(PCS) ինտերֆեյսն է մարտկոցի և հոսանքի ցանցի կամ AC բեռի միջև: Այն ոչ միայն որոշում է մարտկոցի էներգիայի պահպանման համակարգի թողարկման էներգիայի որակը և դինամիկ բնութագրերը, այլև էապես ազդում է մարտկոցի անվտանգության և կյանքի տևողության վրա: Ելնելով շղթայի տոպոլոգիայի և տրանսֆորմատորի կազմաձևից՝ PCS-ների հիմնական տեսակները կարելի է բաժանել էներգիայի-հաճախականության աստիճանի-վերևի և բարձր{4}}ուղղակի լարման-միացման տեսակի, ինչպես ցույց է տրված նկարում:
Ներկայումս սովորական մարտկոցների կլաստերների լարման մակարդակը չի գերազանցում 1500 Վ-ը, և առկա է որոշակի տատանումների միջակայք՝ կախված լիցքավորման վիճակից (SOC): Հետևաբար, տարբեր էլեկտրացանցերի կամ բեռների լարման պահանջներին հարմարվելու համար, էներգիայի հաճախականության տրանսֆորմատորը հաճախ կազմաձևվում է PCS-ի (Power Conversion System) AC կողմում: Սա ոչ միայն ապահովում է AC լարման բարձրացում կամ կարգավորում, այլ նաև թույլ է տալիս ստեղծել եռաֆազ չորս-լարային համակարգ անջատված-ցանցային համակարգերում՝ միաֆազ բեռներ մատակարարելու համար: Ավելին, այն բարելավում է էներգիայի պահպանման համակարգի պաշտպանությունը և էլեկտրամագնիսական համատեղելիության ճնշումը:
Ելնելով փուլերի քանակից՝ սնուցման հաճախականության փուլային-վերև տիպի PCS-ները կարելի է բաժանել մեկ-փուլային և երկաստիճան-տոպոլոգիաների:
Էլեկտրաէներգիայի-հաճախականության քայլը-միայն-միաստիճան PCS-ն առաջարկում է բարձր արդյունավետություն և պարզ կառուցվածք. այնուամենայնիվ, այն տառապում է մարտկոցի ցածր հզորությունից և լարման ընտրության սահմանափակ ճկունությունից: Ավելին, PCS-ի DC կողմի կարճ միացման անսարքությունը կարող է հեշտությամբ հանգեցնել մարտկոցի փաթեթում հոսանքի մեծ աճի, ինչը զգալի վտանգ է ներկայացնում: Ելքային լարման մակարդակի հիման վրա մեկ-միաստիճան PCS-ները կարող են դասակարգվել նաև երկու-մակարդակ, երեք-կամ բազմամակարդակ-համակարգերի: Մակարդակների քանակի աճով, PCS-ի մշտական լարման մակարդակը և ելքային հզորության որակը կարող են հետագայում բարելավվել, ինչպես ցույց է տրված նկարում:
Էլեկտրաէներգիայի-հաճախականության ուժեղացման-տիպի երկրորդ-աստիճան PCS-ը, ինչպես ցույց է տրված Նկար 2-ում-22-ում, կազմաձևված է երկկողմանի DC/DC փոխարկիչով մարտկոցի մուտքային տերմինալում, որը մեծացնում է մարտկոցի փաթեթի հզորությունը և մեծացնում մարտկոցի լարման ընտրության ճկունությունը և կարող է հասնել մարտկոցի անկախ կառավարման մի քանի փաթեթների: Այնուամենայնիվ, այն ունի բարձր արժեք, համեմատաբար բարդ հսկողություն և ցածր արդյունավետություն: Ելնելով DC/DC փոխարկիչի տարբեր կառուցվածքներից՝ երկու{7}}փուլային PCS-ները կարելի է բաժանել ոչ-մեկուսացված և մեկուսացված տեսակների: Մեկուսացված երկաստիճան PCS-ը կարող է հետագայում բարելավել լարման փոխակերպման գործակիցը և ունի մարտկոցի լարման ավելի լայն հարմարվողականություն, սակայն մեծ{11}}մեկուսիչ հզորությամբ բարձր{13}}ուժեղացման հարաբերակցության երկկողմանի DC/DC փոխարկիչի նախագծումը զգալի տեխնիկական խնդիրներ է ներկայացնում: Հիմնական դժվարությունները ներառում են բարձր լարման տրանսֆորմատորի դիզայնը, համակարգի մեկուսացումը, փուլային հերթափոխը կամ սերիական ռեզոնանսային փափուկ անջատումը և հզորության բարձր խտության դիզայնը:
Լիթիում-իոնային մարտկոցների համար, որոնք սովորաբար օգտագործվում են մեծ հզորությամբ էներգիայի կուտակման համակարգերում, ելքային լարումը էականորեն չի տատանվում, երբ լիցքավորման վիճակը (SOC) գտնվում է 15%-ից 85% միջակայքում: Հետևաբար, իմ երկրում ներկայումս օգտագործվող մեծ հզորությամբ էներգիայի պահեստավորման համակարգերից շատերն օգտագործում են մեկ-հզորության փոխակերպման համակարգ (PCS): Այնուամենայնիվ, քանի որ հաստատուն լարումը մոտենում է 1500 Վ-ին, երեք-մակարդակ տոպոլոգիայի կառուցվածքները գնալով ավելի կընդունվեն: 1500 Վ մարտկոցի էներգիայի պահպանման համակարգը նվազեցնում է պահանջվող տարածքը և էլեկտրական սարքավորումների օգտագործումը, ինչպիսիք են անջատիչ տուփերը և DC մալուխները, այդպիսով որոշակիորեն նվազեցնելով համակարգի ծախսերը: Այնուամենայնիվ, մարտկոցի և PCS-ի միջև կարճ հեռավորության պատճառով այն չի առաջարկում DC փոխանցման կորուստների զգալի կրճատում, որը նկատվում է լայնածավալ-ֆոտովոլտային էլեկտրակայաններում: Ավելին, այն ավելի բարձր կատարողական պահանջներ է դնում այնպիսի բաղադրիչների վրա, ինչպիսիք են երկկողմանի DC անջատիչները և երկկողմանի DC կոնտակտորները: DC շղթայի էլեկտրական անվտանգության և պաշտպանության ձևավորումը այս համակարգի ներդրման հիմնական մարտահրավերն է:
Ուլտրա-մեծ-մարտկոցի էներգիայի կուտակման էլեկտրակայանների կիրառումը հնարավոր դարձնելու և չափազանց շատ մարտկոցների զուգահեռ միացումից խուսափելու, ինչպես նաև հոսանքի հաճախականության տրանսֆորմատորների հետևանքով առաջացած կորուստներից խուսափելու և ծախսերը նվազեցնելու համար, մոդուլային կասկադային կառուցվածքով բարձր լարման ուղիղ{3}միացված ԱՀ-ները դարձել են հետազոտության հիմնական ուղղություն: Էլեկտրաէներգիայի հաճախականության աստիճանի-վերև ԱՀ-ի նման, բարձր{6}}ուղղակի-միացված ԱՀ-ները նույնպես կարող են բաժանվել մեկ-աստիճանի և երկու{9}}տոպոլոգիաների` ըստ էներգիայի փոխակերպման փուլերի քանակի:
Կասկադային մեկ-միաստիճան PCS-ը կարող է բարձր լարում արտադրել առանց հոսանքի հաճախականության տրանսֆորմատորի, ուղղակիորեն միանալով բարձր-լարման էլեկտրացանցին, ինչը հարմար է այն ծայրահեղ-լայնածավալ-էներգիայի պահպանման համակարգեր կառուցելու համար: Կասկադային կառուցվածքը հասնում է բազմաստիճան ելքի՝ ապահովելով ցածր ելքային լարման ներդաշնակություն նույնիսկ առանձին մոդուլներում անջատման ցածր հաճախականությունների դեպքում՝ այդպիսով նվազեցնելով անջատման կորուստները: Այնուամենայնիվ, կասկադային մի-միաստիճան PCS-ը պահանջում է փոխադարձ մեկուսացում DC-ի կողմից, ինչը հանգեցնում է ցածր ելքային լարումների մեկուսացման բարձր լարվածության, ինչը պահանջում է հատուկ դիզայն: Կան սովորական-ռեժիմի ընթացիկ ուղիներ յուրաքանչյուր մարտկոցի փաթեթի և գետնի միջև, որոնք պահանջում են լուծումներ ընդհանուր{10}}ռեժիմի հոսանքը ճնշելու համար:
Մարտկոցների լիցքավորման և լիցքաթափման հոսանքները պարունակում են երկրորդ-ներդաշնակ ալիքներ, որոնք բացասաբար են անդրադառնում մարտկոցի ընթացիկ ուղու վրա և ավելացնում ծախսերը: Կասկադային մեկ-փուլային PCC-ները հիմնականում կարելի է բաժանել H-կամրջային կասկադային և մոդուլային բազմամակարդակ փոխարկիչի (MMC) կասկադային տեսակների, ինչպես ցույց է տրված նկարում:
Ընդհանուր առմամբ, բարձր{0}}ուղիղ լարման-միացման PCS-ը (Էլեկտրաէներգիայի փոխակերպման համակարգ) կարևոր լուծում է էներգիայի պահեստավորման համակարգերի գեր-հզոր հզորությամբ առաջացած անվտանգության և արդյունավետության մարտահրավերներին դիմակայելու համար: Այնուամենայնիվ, այն բարձր մեկուսացման պահանջներ է դնում ինչպես մարտկոցի փաթեթի, այնպես էլ մեկուսացված DC/DC փոխարկիչի վրա, ինչը սահմանափակում է դրա լայն տարածումն ու կիրառումը: Ավելին, խնդիրներ կան գեր-մեծ հզորության մարտկոցների համակարգերի կենտրոնացված կուտակման, էլեկտրական միացման և անվտանգության նախագծման մեջ: