Thegalios konvertavimo sistema(PCS) yra sąsaja tarp akumuliatoriaus ir elektros tinklo arba kintamosios srovės apkrovos. Tai ne tik lemia maitinimo kokybę ir dinamines akumuliatoriaus energijos kaupimo sistemos išėjimo charakteristikas, bet ir daro didelę įtaką akumuliatoriaus saugai ir eksploatavimo trukmei. Remiantis grandinės topologija ir transformatoriaus konfigūracija, pagrindinius PCS tipus galima suskirstyti į maitinimo-dažnio padidinimo-tipus ir aukštos-tiesioginės įtampos{5}}jungimo tipą, kaip parodyta paveikslėlyje.
Šiuo metu įprastų baterijų grupių įtampos lygis neviršija 1500 V, o priklausomai nuo įkrovimo būsenos (SOC) yra tam tikras svyravimo diapazonas. Todėl norint prisitaikyti prie skirtingų elektros tinklų ar apkrovų įtampos reikalavimų, galios dažnio transformatorius dažnai sukonfigūruojamas PCS kintamosios srovės pusėje (Power Conversion System). Tai ne tik padidina arba reguliuoja kintamosios srovės įtampą, bet ir leidžia sukurti trijų-fazių keturių{4} laidų sistemą išjungtose-tinklo sistemose, kad būtų tiekiamos vienfazės{6}}apkrovos. Be to, jis pagerina energijos kaupimo sistemos apsaugą ir elektromagnetinio suderinamumo slopinimą.
Atsižvelgiant į pakopų skaičių, galios dažnio-aukštesnio tipo PCS gali būti suskirstyti į vienos-pakopos ir dviejų{2}}pakopų topologijas.
Maitinimo{0}}dažnio padidinimo-vienpakopis-PCS užtikrina didelį efektyvumą ir paprastą struktūrą; tačiau jis kenčia nuo mažos baterijos talpos ir riboto įtampos pasirinkimo lankstumo. Be to, dėl trumpojo-jungimo gedimo PCS nuolatinės srovės pusėje lengvai gali padidėti akumuliatoriaus srovės padidėjimas, o tai kelia didelę riziką. Vienpakopiai AK taip pat gali būti suskirstyti į dviejų-pakopų, trijų{8} arba kelių- lygių sistemas pagal išėjimo įtampos lygį. Didėjant lygių skaičiui, PCS nuolatinės srovės įtampos lygis ir išėjimo galios kokybė gali būti toliau gerinama, kaip parodyta paveikslėlyje.
Maitinimo-dažnio didinimo-antro tipo-pakopų PCS, kaip parodyta 2 pav Tačiau jis turi didelę kainą, gana sudėtingą valdymą ir mažą efektyvumą. Atsižvelgiant į skirtingas DC/DC keitiklio struktūras, dviejų-pakopų PCS galima suskirstyti į neizoliuotus ir izoliuotus tipus. Izoliuotas dviejų{10}}pakopų PCS gali dar labiau pagerinti įtampos transformacijos koeficientą ir geriau pritaikyti akumuliatoriaus įtampą, tačiau didelės talpos izoliuoto didelio{13}}dvikrypčio nuolatinės srovės/nuolatinės srovės keitiklio konstrukcija kelia didelių techninių iššūkių. Pagrindiniai sunkumai yra aukštos -įtampos transformatoriaus konstrukcija, sistemos izoliacija, fazės poslinkis arba nuoseklus rezonansinis minkštas perjungimas ir didelio galios tankio konstrukcija.
Ličio{0}}jonų akumuliatorių, kurie dažniausiai naudojami didelės-talpos energijos kaupimo sistemose, išėjimo įtampa labai nesikeičia, kai įkrovimo būsena (SOC) yra nuo 15 % iki 85 %. Todėl daugumoje šiuo metu mano šalyje naudojamų didelės talpos Tačiau nuolatinės srovės įtampai artėjant prie 1500 V, vis dažniau bus taikomos trijų{9}}lygių topologijos struktūros. 1500 V akumuliatoriaus energijos kaupimo sistema sumažina reikalingą plotą ir elektros įrangos, tokios kaip jungiklių dėžės ir nuolatinės srovės kabeliai, naudojimą, todėl tam tikru mastu sumažėja sistemos sąnaudos. Tačiau dėl nedidelio atstumo tarp akumuliatoriaus ir asmeninio kompiuterio jis nesumažina nuolatinės srovės perdavimo nuostolių, pastebimų didelėse{13}}fotovoltinėse elektrinėse. Be to, jis kelia didesnius našumo reikalavimus tokiems komponentams kaip dvikrypčiai nuolatinės srovės grandinės pertraukikliai ir dvikrypčiai nuolatinės srovės kontaktoriai. Nuolatinės srovės grandinės elektros sauga ir apsauga yra pagrindinis iššūkis diegiant šią sistemą.
Kad būtų galima pritaikyti itin-didelio-masto akumuliatorių energijos kaupimo jėgaines ir išvengti per daug baterijų blokų lygiagretaus prijungimo, taip pat išvengti nuostolių, kuriuos sukelia galios dažnio transformatoriai, ir sumažinti išlaidas, didelės-įtampos-jungtiniai kompiuteriai su moduline kaskadine struktūra tapo pagrindine tyrimų kryptimi. Panašiai kaip maitinimo dažnio padidinimo-asmeniniuose kompiuteriuose, aukštos-įtampos tiesioginės-jungtys PCS taip pat gali būti skirstomos į vieno-pakopų ir dviejų{9}}pakopų topologijas pagal galios konvertavimo etapų skaičių.
Pakopinis vienos{0}}pakopos PCS gali išvesti aukštą įtampą be maitinimo dažnio transformatoriaus, tiesiogiai jungiantis prie aukštos-įtampos elektros tinklo, todėl tinka itin-didelės- energijos kaupimo sistemoms kurti. Pakopinė struktūra pasiekia kelių{5} lygių išvestį, užtikrinančią žemą išėjimo įtampos harmoniką net esant žemiems perjungimo dažniams atskiruose moduliuose, taip sumažinant perjungimo nuostolius. Tačiau pakopiniam vienos{7}}pakopės PCS reikalinga abipusė nuolatinės srovės pusės izoliacija, todėl žemoje išėjimo įtampoje atsiranda didelis izoliacijos įtempis, todėl reikalingas specialus dizainas. Tarp kiekvieno akumuliatoriaus bloko ir žemės yra įprasti-režimo srovės keliai, todėl reikalingi bendrojo{10}}režimo srovės slopinimo sprendimai.
Akumuliatorių paketų įkrovimo ir iškrovimo srovėse yra antrasis{0}}harmoninis bangavimas, kuris neigiamai veikia akumuliatoriaus srovės kelią ir padidina išlaidas. Kaskadiniai vienos{2}}pakopės PCS daugiausia gali būti skirstomi į H-tilto pakopinius ir modulinius daugiapakopius keitiklius (MMC), kaip parodyta paveikslėlyje.
Apskritai aukštos{0}}įtampos tiesioginio-jungimo PCS (Power Conversion System) yra pagrindinis sprendimas siekiant išspręsti saugos ir efektyvumo problemas, kylančias dėl itin-didelės energijos kaupimo sistemų talpos. Tačiau tai kelia aukštus izoliacijos reikalavimus tiek akumuliatoriui, tiek izoliuotam nuolatinės srovės/nuolatinės srovės keitikliui, o tai riboja platų jo pritaikymą ir taikymą. Be to, susiduriama su iššūkiais, susijusiais su itin didelės talpos akumuliatorių sistemų koncentruotu krovimu, elektros jungtimi ir saugos dizainu.