南芯科技升降压充电芯片在三种储能场景中的应用

随着太阳能、风能等可再生能源的蓬勃发展,储能技术成为有效存储这些间歇性能源、满足连续且不断变化的能源需求的重要手段。目前,储能已发展出家庭储能、电网储能、移动储能、工商业储能等不同场景的形态,成为能源基础设施不可或缺的重要组成部分。要实现储能系统对能量的高效转换与利用,离不开高性能的电源管理芯片。在储能领域,南芯科技专门打造了升降压充电芯片SC8808/SHP8808及升降压转换器SC8708,凭借更高效率、更集成的设计和更便捷的使用,覆盖多个储能场景。

光伏储能系统&光伏优化器:单芯片方案

目前市场上常见的储能电池充电方案通常采用分立器件和MCU数字控制器,存在系统开发周期长,外围电路复杂等问题。SC8808/SHP8808集成了多种控制逻辑和算法,如下图所示,开发者仅需外接必要的MOS管和电阻即可实现高效的储能充放电系统,无需分立方案中MCU、驱动芯片、电压/电流运动、比较器等器件。考虑到光伏与储能的一体化应用,这两颗芯片还内置了MPPT算法,可高效灵活地实现光伏电池的最大功率点跟踪。

其中,SC8808主要应用于户外储能和阳台储能系统,而SHP8808主要应用于工业储能系统。

光伏储能系统分立控制方案

光伏储能系统SC8808/SHP8808单芯片方案

配电终端单元:高效利用电容能量

配电终端单元(DistributionTerminalUnit,DTU)通过采集、传输、处理配电系统中的各种数据,以实现远程控制和管理,在电力自动化系统中发挥着核心作用。2020年,我国配电自动化线路覆盖率达成90%,DTU拥有广阔的市场空间,如何实现高效的能量转换成为降本增效的关键。

如下图所示,传统方案DTU备电模组的放电范围仅61V-40V,考虑到后级负载供电要求,需要采用24串单个电容为500F的超级电容模组,无法充分利用电容能量,造成系统浪费。通过在电路中添加SC8708或SHP8808,可以将放电深度转换至20V以下,系统仅需350F的24串电容即可满足后级负载要求,大幅降低整体BOM成本。使用SHP8808还能同时实现充电和放电。

左:电力DTU供电传统方案(61V放电至40V);右:电力DTU供电推荐方案(61V放电至20V)

通信基站备电:并联支持大功率应用

通信储能主要用于4G、5G等通信基站的备用电源,在停电或电压波动期间维护通信网络,确保不间断连接及可靠的通信服务。据公开数据,5G基站(兼容3G和4G)的电源功耗约为12kW左右,其备用电池功率也需要达到该量级。

针对通信基站备电这类双向大功率电池备电应用(BatteryBackupUnit,BBU)场景,开发者可以将多颗SHP8808并联,以实现匹配的功率输出,同时将热量分摊,利用系统散热。如下图所示,利用芯片的SYNC功能,可以使用三个时钟信号,分别同步三颗SHP8808,以实现交错并联工作,有利于减小输出纹波和电容纹波电流。类似的并联方案还适用于电网削峰填谷、大型园林电动工具备电等应用。

针对双向大功率电池备电应用的SHP8808并联方案

总结

如果您也有储能系统的开发需求,南芯科技储能产品能为您的系统设计提供更多灵感与便利。