含并聯(lián)光伏逆變器的家用儲能系統(tǒng)研究與設(shè)計.pdf

1、全球能源危機(jī)的不斷加深和環(huán)境的日益惡化使得能源領(lǐng)域的變革迫在眉睫?！笆濉逼陂g，國家提出了建立“全球能源互聯(lián)網(wǎng)”的戰(zhàn)略部署，僅在新能源領(lǐng)域就提出了包括大力發(fā)展分布式儲能技術(shù)在內(nèi)的多項重要舉措。儲能系統(tǒng)作為連接發(fā)電系統(tǒng)和負(fù)荷之間的電能儲備環(huán)節(jié)，可以有效解決電能供需矛盾，有力提高電網(wǎng)供電可靠性和安全性。在諸多環(huán)境惡劣、輸電困難、光照充足地區(qū)，家用儲能系統(tǒng)的不斷推廣也為我國新能源光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來了新的契機(jī)。因此，開展含多級并聯(lián)光伏逆變器家

2、用儲能系統(tǒng)的課題討論具有很好的前瞻性。
　　本文重點對集逆變、儲能為一體的小功率家用儲能系統(tǒng)進(jìn)行了研究與設(shè)計。介紹了家用儲能系統(tǒng)各部分的工作原理、器件選型和參數(shù)設(shè)計。針對傳統(tǒng)的雙閉環(huán)控制策略在磷酸鐵鋰電池組充放電方面存在的不足，本文提出了一種魯棒反演滑?？刂撇呗裕辉谀孀兤鞑⒙?lián)運行策略上，提出了一種虛擬磁鏈直接功率控制策略。相關(guān)仿真和實驗均證明了所提控制策略的可行性。
　　論文主要完成了以下工作：
　　1.介紹了儲能系統(tǒng)

3、在光伏發(fā)電領(lǐng)域的作用及發(fā)展家用儲能系統(tǒng)的現(xiàn)實意義；闡述了多級逆變器并聯(lián)技術(shù)的未來發(fā)展方向和控制策略。
　　2.給出了小功率家用儲能系統(tǒng)的總體設(shè)計方案；介紹了系統(tǒng)各組成部分工作原理并進(jìn)行器件選型和參數(shù)設(shè)計；分析比較幾種不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的逆變器后采用了兩級非隔離型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；給出了家用儲能系統(tǒng)人機(jī)交互界面；分析比較了儲能系統(tǒng)三種不同工作模式。
　　3.選用磷酸鐵鋰電池作為實驗對象，建立了磷酸鐵鋰電池組恒流/恒壓充放電裝置模型，針對傳統(tǒng)

4、雙閉環(huán)控制策略在動態(tài)性能、抑制諧波和平抑電壓大幅度擾動等方面的不足，提出一種魯棒反演滑?？刂撇呗?。分析了魯棒反演滑模控制系統(tǒng)原理并設(shè)計了反演滑?？刂破鳌７抡媾c實驗表明：魯棒反演滑?？刂撇呗员入p閉環(huán)控制策略在電池組充放電效率方面更具有優(yōu)勢。
　　4.在并聯(lián)逆變器控制策略上，針對下垂控制策略存在的有功、無功功率的檢測計算復(fù)雜、動態(tài)響應(yīng)、穩(wěn)定性較差和抑制逆變電流總諧波效果不理想的缺點，提出了一種基于虛擬磁鏈的直接功率控制，建立基于虛擬磁

5、鏈定向的并網(wǎng)逆變器的矢量圖和系統(tǒng)仿真模型，仿真與實驗最終證明：定頻的虛擬磁鏈的直接功率控制相比下垂控制策略在動態(tài)響應(yīng)穩(wěn)定性控制和抑制逆變電流總諧波等方面具有明顯的優(yōu)勢。
　　5.設(shè)計小功率家用儲能系統(tǒng)并聯(lián)逆變器的數(shù)字化實現(xiàn)過程。硬件方面：選用三星公司S3C2440A芯片，內(nèi)部控制部分采用ARM920T微處理器，為了能將系統(tǒng)輸入的較小功率信號放大成能驅(qū)動IGBT開通關(guān)斷的功率較大的信號，設(shè)計了驅(qū)動電路。完成電壓、電流檢測電路和過流保

6、護(hù)電路的設(shè)計。設(shè)計了采用PC40材質(zhì)磁芯、EC35骨架、DPA425芯片的反激式開關(guān)電源；軟件方面：基于ADS集成開發(fā)環(huán)境，設(shè)計了A/D采樣模塊、PWM生成模塊、鎖相環(huán)和MPPT模塊的軟件程序。
　　6.最后對3kW家用儲能系統(tǒng)進(jìn)行了仿真和實驗。利用實驗室理想環(huán)境下搭建的3kW儲能系統(tǒng)實驗平臺與峰谷源儲能技術(shù)研究院現(xiàn)有的3kW室外儲能項目完成相關(guān)實驗，以驗證系統(tǒng)整體設(shè)計方案的可行性；設(shè)計了光伏陣列的MPPT實驗平臺，尋找模擬自然環(huán)