储能中确保电源正确管理的DC-DC转换器

电子发烧友网报道（文/黄山明）DC-DC转换器顾名思义，主要用于在不同电压等级之间转换电能，实现电池与系统之间的能量传递和调节。它的工作原理主要依赖于电力电子技术和开关控制策略，通过周期性控制开关管的通断，实现电压的变换和稳压功能。
 
在储能产品中，DC-DC通常起到两种作用，一个是电压转换，将直流电源电压转换为另一个所需的直流电压水平。它可以在不同的电压等级之间进行升压（Boost）、降压（Buck）或双向变换。
 
这就让DC-DC有了几种不同的类型，如Boost转换器，即将较低的输入电压转换为较高的输出电压；Buck转换器，将较高的输入电压转换为较低的输出电压；Buck-Boost转换器，可以实现升压或降压的功能；Sepic转换器，允许输入电压高于、低于或等于输出电压。
 
工作原理上，当产品在充电工程中，DC-DC可以将来自外部电源的电压转换成适合电池充电的电压。而在放电过程中，它可以将电池的输出电压调整到负载所需的电压水平。同时保持输出电压稳定，即使输入电压或负载条件发生变化。
 
当然，DC-DC想要应用在储能中还需要面对一些设计上的挑战，例如效率、尺寸、可靠性以及适应性等方面。例如为了最大化储能系统的能效，DC-DC需要尽可能减少能量损耗。这包括开关损耗、导通损耗以及磁性元件的损耗等。
 
此外，储能系统可能会遇到电池组电压随充放电过程波动的情况，这就要求DC-DC能够在较宽的输入电压范围内正常工作。在负载快速变化的情况下，DC-DC需要能够迅速调整输出电压以维持稳定供电。
 
有些高效的DC-DC通常采用复杂的控制算法，例如多模式控制、软开关技术等，以优化性能。并且随着IoT的发展，DC-DC也需要具备智能通信接口，以便远程监控和管理。并且开关模式电源（SMPS）容易产生电磁干扰（EMI），因此还需要采取措施降低辐射和传导噪声，保证与其他电子设备的共存。
 
DC-DC如何更好的应用在储能中？
 
在储能产品中，DC-DC主要体现在对直流电能进行有效的管理，因此需要DC-DC本身满足一些要求，如高效率、高功率密度，具有热管理、控制策略及保护功能的产品，同时兼具双向转换、模块化设计等。
 
并且在实际应用中，根据具体的储能应用场景（例如，电网储能、电动汽车、可再生能源发电系统等）来选择最合适的DC-DC类型和技术规格。
 
国内的DC-DC芯片技术实力近年来取得了显著的进步，尤其是在电源管理和汽车电子领域。随着国家对半导体行业的大力支持和市场需求的增长，越来越多的国内厂商开始崭露头角，并且在某些细分领域内展现出强大的竞争力。
 
一些国内的DC-DC芯片制造商已经在多个关键技术领域取得突破，例如高效率、高频率、低噪声、高集成度等方面。甚至有的企业产品已经进入了国际主流的手机平台参考设计，如希荻微的DC-DC芯片进入了高通平台参考设计。
 
包括国内的圣邦微、类比半导体、金升阳、晶丰明源、伟京电子、蕊源半导体、超旸半导体等，都是DC-DC领域的优秀企业。
 
具体方案上，如博兰得电子的Pegasus系列2.5kW双向储能DC-DC转换器，允许300-450Vdc高压和28-58.4Vdc低压之间的双向功率传输，支持电流控制，并通过CAN通信在升压和降压两种工作状态之间切换。
 
斯坦艾德电气有限公司的STD DC系列模块，采用DSP+CPLD全数字控制核心、交错并联模块化设计，具备双向变流功能，直流供电，满足黑启动模式需求。支持RS485、CAN等多种通信接口，实现远程数据采集和监视。
 
许多国内企业在研发方面投入巨大，不断推动技术创新，以缩小与国际领先企业的差距。有的企业还与国内外知名企业和研究机构合作，共同开发新技术和新产品。
 
诚然，目前国内的DC-DC产业仍然面临着一些挑战，比如高端市场占有率较低、关键原材料和技术依赖进口等问题。不过，随着研发投入的增加和技术积累的加深，国内的DC-DC产业正逐步走向成熟，未来有望在更多领域取得突破，甚至在储能领域中创造辉煌。
 
小结
 
对于储能而言，无论是家庭储能系统还是大规模的电网储能项目，DC-DC都扮演着核心角色，它不仅有助于平滑可再生能源发电的波动性，还能在必要时精确调控能量的释放，确保电力供应的连续性和稳定性，最终实现更加高效、绿色的能源利用方式。