راسیستم تبدیل قدرت(PCS) رابط بین باتری و شبکه برق یا بار AC است. این نه تنها کیفیت توان و ویژگی های دینامیکی خروجی سیستم ذخیره انرژی باتری را تعیین می کند، بلکه به طور قابل توجهی بر ایمنی و طول عمر باتری تأثیر می گذارد. بر اساس توپولوژی مدار و پیکربندی ترانسفورماتور، انواع اصلی PCS را می توان به-پله فرکانس-نوع بالا و-ولتاژ بالا-نوع اتصال مستقیم تقسیم کرد، همانطور که در شکل نشان داده شده است.
در حال حاضر، سطح ولتاژ کلاسترهای باتری معمولی از 1500 ولت تجاوز نمی کند و بسته به وضعیت شارژ (SOC) محدوده نوسان خاصی وجود دارد. بنابراین، برای انطباق با نیازهای ولتاژ شبکه های برق یا بارهای مختلف، یک ترانسفورماتور فرکانس قدرت اغلب در سمت AC PCS (سیستم تبدیل توان) پیکربندی می شود. این نه تنها باعث افزایش یا تنظیم ولتاژ متناوب می شود، بلکه امکان ایجاد یک سیستم -چهار فاز-سه فازی{4}}سیمی در سیستم های شبکه خاموش-برای تأمین بارهای تک فاز را نیز فراهم می کند. علاوه بر این، حفاظت و سرکوب سازگاری الکترومغناطیسی سیستم ذخیره انرژی را بهبود می بخشد.
بر اساس تعداد مراحل، رایانه‌های شخصی{0}}پله فرکانس قدرت را می‌توان به توپولوژی‌های-تک مرحله‌ای و دو مرحله‌ای-تقسیم کرد.
PCS تک مرحله‌ای-گام فرکانس-بالا{2}}راندمان بالا و ساختار ساده را ارائه می‌دهد. با این حال، از ظرفیت باتری کم و انعطاف پذیری محدود در انتخاب ولتاژ رنج می برد. علاوه بر این، یک خطای اتصال کوتاه-در سمت DC PCS می‌تواند به راحتی منجر به افزایش جریان شدید در بسته باتری شود که خطر قابل توجهی را به همراه دارد. رایانه‌های شخصی{6}}تک مرحله‌ای همچنین می‌توانند بر اساس سطح ولتاژ خروجی به سیستم‌های دو سطحی، سه سطحی، یا چند سطحی طبقه‌بندی شوند. همانطور که در شکل نشان داده شده است، با افزایش تعداد سطوح، سطح ولتاژ DC و کیفیت توان خروجی PCS را می توان بیشتر بهبود بخشید.
قدرت-تقویت فرکانس-نوع دو- PCS مرحله، همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است، با مبدل DC/DC دو طرفه در ترمینال ورودی باتری پیکربندی شده است، که ظرفیت بسته باتری را افزایش می‌دهد و انعطاف‌پذیری انتخاب ولتاژ را افزایش می‌دهد و می‌تواند به کنترل مستقل چندگانه باتری دست یابد. با این حال، هزینه بالا، کنترل نسبتا پیچیده و راندمان پایینی دارد. بر اساس ساختارهای مختلف مبدل DC/DC، رایانه‌های شخصی{7}}دو مرحله‌ای را می‌توان به انواع غیر ایزوله و ایزوله تقسیم کرد. PCS دو مرحله‌ای جدا شده می‌تواند نسبت تبدیل ولتاژ را بیشتر بهبود بخشد و قابلیت انطباق ولتاژ باتری وسیع‌تری دارد، اما طراحی مبدل DC/DC دو جهته با نسبت تقویت‌کننده با ظرفیت بالا{11}}با ظرفیت بالا، چالش‌های فنی قابل توجهی را ارائه می‌کند. مشکلات اصلی عبارتند از{14}طراحی ترانسفورماتور ولتاژ بالا، عایق بندی سیستم، تغییر فاز یا سری رزونانس سوئیچینگ نرم، و طراحی چگالی توان بالا.
برای باتری‌های لیتیومی-، که معمولاً در سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی با ظرفیت بالا استفاده می‌شوند، ولتاژ خروجی زمانی که وضعیت شارژ (SOC) در محدوده 15٪ تا 85٪ باشد، تغییر قابل توجهی ندارد. بنابراین، بیشتر-سیستم‌های ذخیره انرژی با ظرفیت بالا که در حال حاضر در کشور من استفاده می‌شوند، از یک-سیستم تبدیل توان تک مرحله‌ای (PCS) استفاده می‌کنند. با این حال، همانطور که ولتاژ DC به 1500 ولت نزدیک می شود، ساختارهای توپولوژی سه سطح به طور فزاینده ای اتخاذ می شوند. یک سیستم ذخیره انرژی باتری 1500 ولتی، ردپای مورد نیاز و استفاده از تجهیزات الکتریکی مانند جعبه سوئیچ و کابل های DC را کاهش می دهد و در نتیجه هزینه های سیستم را تا حدودی کاهش می دهد. با این حال، به دلیل فاصله کوتاه بین باتری و PCS، کاهش قابل توجهی در تلفات انتقال DC که در نیروگاه‌های{13}فتوولتائیک در مقیاس بزرگ مشاهده می‌شود، ارائه نمی‌کند. علاوه بر این، عملکرد بالاتری را برای قطعاتی مانند قطع کننده های مدار DC دو طرفه و کنتاکتورهای DC دو طرفه ایجاد می کند. طراحی ایمنی و حفاظت الکتریکی مدار DC یک چالش اصلی در اجرای این سیستم است.
برای فعال کردن استفاده از نیروگاه‌های ذخیره انرژی باتری در مقیاس بسیار بزرگ، و برای جلوگیری از اتصال موازی بسته‌های باتری زیاد، و همچنین برای جلوگیری از تلفات ناشی از ترانسفورماتورهای فرکانس برق و کاهش هزینه‌ها، رایانه‌های شخصی متصل با ولتاژ بالا با ساختار آبشاری مدولار به یک جهت تحقیقاتی اصلی تبدیل شده است. مشابه رایانه‌های شخصی-پله فرکانس برق، رایانه‌های شخصی متصل-مستقیم ولتاژ بالا نیز می‌توانند به توپولوژی‌های تک مرحله‌ای-و-بر اساس تعداد مراحل تبدیل توان تقسیم شوند.
PCS تک مرحله‌ای آبشاری می‌تواند ولتاژ بالا را بدون ترانسفورماتور فرکانس برق تولید کند و مستقیماً به شبکه برق ولتاژ بالا متصل شود و آن را برای ساختن سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی فوق‌العاده-در مقیاس بزرگ- مناسب کند. ساختار آبشاری خروجی چند سطحی را به دست می‌آورد و از هارمونیک‌های ولتاژ خروجی پایین حتی با فرکانس‌های سوئیچینگ پایین در ماژول‌های مجزا اطمینان می‌دهد، بنابراین تلفات سوئیچینگ را کاهش می‌دهد. با این حال، PCS تک مرحله‌ای آبشاری به عایق متقابل در سمت DC نیاز دارد که در نتیجه تنش عایق بالایی برای ولتاژهای خروجی پایین ایجاد می‌کند و طراحی خاصی را ضروری می‌سازد. بین هر بسته باتری و زمین مسیرهای-جریان حالت معمولی وجود دارد که نیاز به راه حل هایی برای سرکوب جریان حالت معمول دارد.
جریان‌های شارژ و دشارژ بسته‌های باتری حاوی موج‌های هارمونیک دوم هستند که بر مسیر فعلی باتری تأثیر منفی می‌گذارد و هزینه‌ها را افزایش می‌دهد. همانطور که در شکل نشان داده شده است، PCSهای تک مرحله ای آبشاری را می توان به طور عمده به انواع آبشاری H-پل آبشاری و مبدل چندسطحی مدولار (MMC) تقسیم کرد.
به طور کلی، PCS (سیستم تبدیل نیرو) اتصال مستقیم ولتاژ بالا یک راه حل کلیدی برای مقابله با چالش های ایمنی و کارایی است که توسط ظرفیت فوق العاده-سیستم های ذخیره انرژی ایجاد می شود. با این حال، الزامات عایق بالایی را هم روی بسته باتری و هم مبدل DC/DC ایزوله ایجاد می کند که پذیرش و کاربرد گسترده آن را محدود می کند. علاوه بر این، چالش‌هایی در انباشته شدن متمرکز، اتصال الکتریکی، و طراحی ایمنی سیستم‌های باتری با ظرفیت فوق‌العاده- وجود دارد.