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  • バッテリ エネルギー ストレージ システム搭載、10kW、GaN ベースの単相ストリング インバータのリファレンス デザイン

    • JAJU913A December   2023  – August 2024

       

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  • バッテリ エネルギー ストレージ システム搭載、10kW、GaN ベースの単相ストリング インバータのリファレンス デザイン
  1.   1
  2.   概要
  3.   参照情報
  4.   特長
  5.   アプリケーション
  6.   6
  7. 1システムの説明
    1. 1.1 主なシステム仕様
    2. 1.2 昇圧コンバータによる PV 入力
    3. 1.3 双方向 DC/DC コンバータ
    4. 1.4 DC/AC コンバータ
  8. 2システム設計理論
    1. 2.1 昇圧コンバータ
      1. 2.1.1 インダクタの設計
      2. 2.1.2 整流ダイオードの選択
      3. 2.1.3 MPPT 動作
    2. 2.2 双方向 DC/DC コンバータ
      1. 2.2.1 インダクタの設計
      2. 2.2.2 低電圧側コンデンサ
      3. 2.2.3 高電圧側コンデンサ
    3. 2.3 DC/AC コンバータ
      1. 2.3.1 昇圧インダクタの設計
      2. 2.3.2 DC リンク コンデンサ
  9. 3システム概要
    1. 3.1 ブロック図
    2. 3.2 設計の考慮事項
      1. 3.2.1 昇圧コンバータ
        1. 3.2.1.1 高周波数 FET
        2. 3.2.1.2 入力電圧および入力電流の検出
      2. 3.2.2 双方向 DC/DC コンバータ
        1. 3.2.2.1 高周波数 FET
        2. 3.2.2.2 電流および電圧の測定
        3. 3.2.2.3 入力リレー
      3. 3.2.3 DC/AC コンバータ
        1. 3.2.3.1 高周波数 FET
        2. 3.2.3.2 電流の測定
        3. 3.2.3.3 電圧の測定
        4. 3.2.3.4 補助電源
        5. 3.2.3.5 受動部品の選定
    3. 3.3 主な使用製品
      1. 3.3.1  TMDSCNCD280039C - C2000™ マイコン controlCARD™ 向けの TMS320F280039C 評価基板
      2. 3.3.2  LMG3522R030 ドライバ、保護機能、温度レポート機能内蔵、650V、30mΩ の GaN FET
      3. 3.3.3  TMCS1123 - 高精度ホール効果電流センサ
      4. 3.3.4  AMC1302 - 高精度、±50mV 入力、強化絶縁型アンプ
      5. 3.3.5  ISO7741 信頼性の高い EMC 特性、クワッドチャネル (順方向 3、逆方向 1)、強化絶縁型デジタル アイソレータ
      6. 3.3.6  ISO7762 信頼性の高い EMC 特性、6 チャネル (順方向 4、逆方向 2)、強化絶縁型デジタル アイソレータ
      7. 3.3.7  UCC14131-Q1 車載用、1.5W、12V～15V VIN、12V～15V VOUT、高密度、5kVRMS 超の絶縁型 DC/DC モジュール
      8. 3.3.8  ISOW1044 DC/DC 電源内蔵、低放射、5kVRMS、絶縁型 CAN FD トランシーバ
      9. 3.3.9  ISOW1412 電源内蔵、低放射、500kbps、強化絶縁型 RS-485/RS-422 トランシーバ
      10. 3.3.10 OPA4388 クワッド、10MHz、CMOS、ゼロドリフト、ゼロ クロスオーバ、真の RRIO 高精度オペアンプ
      11. 3.3.11 OPA2388 デュアル、10MHz、CMOS、ゼロドリフト、ゼロ クロスオーバ、真の RRIO 高精度オペアンプ
      12. 3.3.12 INA181 26V、双方向、350kHz、電流センス アンプ
  10. 4ハードウェア、ソフトウェア、テスト要件、テスト結果
    1. 4.1 ハードウェア要件
    2. 4.2 注
    3. 4.3 テスト構成
      1. 4.3.1 昇圧段
      2. 4.3.2 双方向 DC/DC 段 ‐ 降圧モード
      3. 4.3.3 DC/AC 段
    4. 4.4 テスト結果
      1. 4.4.1 昇圧コンバータ
      2. 4.4.2 双方向 DC/DC コンバータ
        1. 4.4.2.1 降圧モード
        2. 4.4.2.2 昇圧モード
      3. 4.4.3 DC/AC コンバータ
  11. 5設計とドキュメントのサポート
    1. 5.1 デザイン ファイル
      1. 5.1.1 回路図
      2. 5.1.2 BOM
    2. 5.2 ツールとソフトウェア
    3. 5.3 ドキュメントのサポート
    4. 5.4 サポート・リソース
    5. 5.5 商標
  12. 6著者について
  13. 7改訂履歴
  14. 重要なお知らせ
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Design Guide

バッテリ エネルギー ストレージ システム搭載、10kW、GaN ベースの単相ストリング インバータのリファレンス デザイン

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概要

このリファレンス デザインは、バッテリ エネルギー ストレージ システム (BESS) 用の双方向電力変換システムを搭載した、GaN ベースの単相ストリング インバータの実装に関する概要を示します。リファレンス デザインは、それぞれ最大 10 枚の太陽光発電 (PV) パネルを直列に接続可能な 2 つのストリング入力と、50V～500V の範囲のバッテリ スタックに対応可能な 1 つのエネルギー ストレージ システム ポートで構成されています。ストリング入力から BESS までの公称定格電力は、最大 10kW です。構成可能な DC/AC コンバータは、230V の単相グリッド接続に最大 4.6kW まで対応します。3 つの電力段のデジタル制御は、単一の C2000™ MCU で実行されます。

参照情報

TIDA-010938 デザイン フォルダ
LMG3522R030、TMCS1123、AMC1302 プロダクト フォルダ
ISOW1044、ISO1412、UCC14131-Q1 プロダクト フォルダ
ISO7741、ISO7762 プロダクト フォルダ
OPA4388、INA181 プロダクト フォルダ
TMDSCNCD280039C プロダクト フォルダ
TIDA-010938 テキサス・インスツルメンツの TI E2E™ サポート エキスパートにお問い合わせください。

特長

  • 幅広いバッテリ電圧範囲に対して構成可能な双方向 DC/DC 段
  • 構成可能な DC/AC 段 (HERIC 変調方式、H ブリッジ ユニポーラ変調方式、H ブリッジ バイポーラ 変調方式)
  • 2 倍の電力密度によるソーラー インバータの軽量化と設置の容易化 (2.5kW/L)
  • 低い総損失 (2% 未満) でより多くの太陽光を取り込み、バッテリ エネルギーの蓄積効率が向上
  • 独自の MCU によるボード全体の制御
  • VDC– を基準とするマイコンの GND によりコストが最適化され、VDC– に接続されたすべての GaN デバイスで非絶縁型駆動が使用可能

アプリケーション

  • ストリング インバータ
  • 電力変換システム (PCS)

 
Texas Instruments

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