儲能系統(tǒng)(ESS)能將來自不同發(fā)電方式(煤炭、核能、風能、太陽能等)的能量，以多種形式儲存起來，例如電化學儲能、機械儲能等。電池儲能系統(tǒng)(BESS，Battery Energy Storage System)在住宅和商業(yè)場景中均有廣泛應用，是比較熱門的一個研究領域。

在住宅場景下，電池儲能系統(tǒng)可作為備用電源，避免突發(fā)停電問題，同時通過將電能從電價低谷時段轉移至電價高峰時段使用，幫助用戶節(jié)約用電成本。在商業(yè)場景下，儲能系統(tǒng)的規(guī)模通常更大，其能高效存儲和管理太陽能逆變器產生的清潔能源，從而實現低碳排放。如今，電池儲能系統(tǒng)的另一關鍵作用在于，它能緩解因電動汽車(EV)充電需求日益增長而帶來的電網壓力。本指南將全面介紹儲能系統(tǒng)及其市場情況，同時也會介紹安森美(onsemi)的領先產品與解決方案。

框圖 - 交流耦合電池儲能系統(tǒng)

下圖展示了安森美推薦的交流耦合電池儲能系統(tǒng)解決方案。 該系統(tǒng)通過使用一個逆變器， 可實現交流電儲能， 兼具靈活性和可靠性。 安森美提供其中的關鍵產品，包括分立式碳化硅(SiC) 器件和IGBT， 電源模塊、 隔離柵極驅動器以及電源管理控制器， 適用于住宅和商業(yè)應用。

框圖 - 直流耦合電池儲能系統(tǒng)

下圖展示了安森美推薦的直流耦合電池儲能系統(tǒng)解決方案。 該系統(tǒng)直接從光伏組件存儲電能， 最大程度降低轉換損耗， 保障系統(tǒng)效率。 安森美提供的關鍵產品包括分立式碳化硅(SiC) 器件和IGBT， 電源模塊、隔離型柵極驅動器以及電源管理控制器， 適用于住宅、 商業(yè)和公用事業(yè)應用。

用于電池儲能系統(tǒng)的電源模塊解決方案

圖 1：三電平 I-NPC 拓撲

圖 2：三電平 ANPC 拓撲

三電平I-NPC和三電平ANPC是電源轉換系統(tǒng)(PCS) 中常見的雙向拓撲結構， 可滿足輸出功率不斷增長的需求。 與兩電平拓撲相比， 三電平拓撲需要更多的元器件、 驅動信號以及更復雜的控制結構。 但其優(yōu)勢也十分明顯：三電平結構能夠有效降低功率損耗和電流紋波(由于所承受電壓減半) ， 并具有更好的抗電磁干擾(EMI) 性能。

NXH800H120L7QDSG 是安森美最新推出的 QDual3 系列 1200V 800A 半橋 IGBT 電源模塊， 具有更低的導通損耗和開關損耗， 從而實現高效率和卓越的可靠性。 通過并聯(lián)多個 QDual3 模塊， 可以構成三電平 ANPC 模塊， 系統(tǒng)的設定輸出功率可高達 1.6MW 至 1.8MW。

NXH600N105L7F5S1HG 是安森美最新推出的 F5BP 系列1050V 600A I-NPC IGBT 電源模塊。 該 F5BP 模塊在熱性能方面表現出色， 其熱阻比 F5-PIM 模塊低 9%。 它結合了硅(Si) 和碳化硅(SiC) 器件， 優(yōu)化了設計靈活性， 支持1500V DC系統(tǒng)， 是公用事業(yè)級應用的理想之選。

圖 3： QDual3 封裝

圖 4： F5BP 封裝

DESAT(去飽和) 是大功率轉換中首選的重要保護措施之一。它可以通過盡快關斷開關器件來防止 IGBT/MOSFET 因短路而損壞。

NCD57000 集成了去飽和檢測功能， 當 VCESAT 達到設定閾值時， 內部的 STO(軟關斷) MOSFET 會被激活， 對柵極電容放電， 以降低因高 dV/dt 引起的過壓應力和損耗。

此外， 這款單通道柵極驅動器還具有高達 4A/6A 的拉灌電流能力， 5 kVrms 的電氣隔離， 以及其它保護功能， 如欠壓鎖定(UVLO) 、 有源米勒鉗位等。