釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)雙向變流器研究.pdf

1、經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展帶來(lái)了能源的大量消耗，能源危機(jī)和環(huán)境污染日益嚴(yán)重，新能源的開(kāi)發(fā)和大規(guī)模的應(yīng)用已成為全球能源應(yīng)用的必然趨勢(shì)。新能源發(fā)電具有能量密度低、不穩(wěn)定性和隨機(jī)性等缺點(diǎn)，儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展，能很好的解決上述問(wèn)題使新能源發(fā)電大規(guī)模應(yīng)用成為可能。釩液流電池是一種新型環(huán)保儲(chǔ)能電池，具有使用壽命長(zhǎng)和充電使用次數(shù)多等優(yōu)點(diǎn)，使其在儲(chǔ)能系統(tǒng)中具有廣闊的市場(chǎng)前景。而儲(chǔ)能雙向變流器是儲(chǔ)能電池和電網(wǎng)之間的能量轉(zhuǎn)換裝置，所以對(duì)釩液流儲(chǔ)能雙向變流器的研究具有重要意

2、義。
　　首先，本文對(duì)5kW/20kWh的釩液流電池工作原理進(jìn)行分析，詳細(xì)闡述其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并對(duì)釩液流電池的電化學(xué)特性和物理特性做出相應(yīng)的等效，在此基礎(chǔ)上建立釩液流電池的等效電路模型。通過(guò)釩液流電池等效電路模型建立釩液流電池的數(shù)學(xué)模型，并簡(jiǎn)述了釩液流電池的充放電過(guò)程。基于釩液流電池的特性，分析了作為電氣接口的雙向 DC/DC變流器和雙向 AC/DC變流器工作原理，并對(duì)雙向DC/DC變流器使用狀態(tài)空間平均法建立了等效小信號(hào)數(shù)學(xué)模型，對(duì)

3、帶LCL濾波器的雙向 AC/DC變流器，建立了在 abc三相靜止坐標(biāo)系，??兩相靜止坐標(biāo)系和dq兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。
　　其次，基于釩液流電池的特性、雙向 DC/DC變流器和雙向 AC/DC變流器工作原理及其數(shù)學(xué)模型，提出了雙向DC/DC變流器的四階段充放電控制策略，帶LCL濾波器的AC/DC變流器雙閉環(huán)PI控制策略，并進(jìn)行理論分析和控制器的設(shè)計(jì)，通過(guò)按典型Ⅰ型系統(tǒng)設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器可以有效的提高電流的跟隨性能；通過(guò)按典型Ⅱ型

4、系統(tǒng)設(shè)計(jì)電壓調(diào)節(jié)器可以有效提高電壓外環(huán)的抗干擾性。并依據(jù)相關(guān)的數(shù)學(xué)模型和控制器的設(shè)計(jì)搭建了 Matlab/simulink仿真模型，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)的對(duì)比研究驗(yàn)證本文提出控制策略的正確性和有效性。同時(shí)，基于確定的方案對(duì)儲(chǔ)能變流器的硬件系統(tǒng)進(jìn)行了比較詳細(xì)的設(shè)計(jì)，包括主電路參數(shù)計(jì)算、采樣和信號(hào)調(diào)理電路、驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路等。
　　最后，基于軟硬件設(shè)計(jì)搭建了一臺(tái)5kW的釩液流儲(chǔ)能變流器實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的調(diào)試和實(shí)驗(yàn)，得到了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)