級(jí)聯(lián)H橋儲(chǔ)能變換器及其控制技術(shù)研究.pdf

1、儲(chǔ)能系統(tǒng)既可作為發(fā)電單元又可作為負(fù)荷單元的獨(dú)特雙向調(diào)節(jié)作用，使其可以有效提高電網(wǎng)接納可再生能源并網(wǎng)發(fā)電的能力。隨著大規(guī)?？稍偕茉床⒕W(wǎng)滲透率與日俱增，儲(chǔ)能作為平滑可再生能源出力波動(dòng)的有效方法，其接入電網(wǎng)的容量與電壓等級(jí)也越來(lái)越高。級(jí)聯(lián)H橋多電平變換器用作儲(chǔ)能系統(tǒng)的功率并網(wǎng)裝置，具有優(yōu)點(diǎn):可以通過(guò)低壓器件形成高壓輸出;電池儲(chǔ)能單元采用分布式配置，易于其能量管理系統(tǒng)設(shè)計(jì);基于H橋的模塊化結(jié)構(gòu)便于儲(chǔ)能系統(tǒng)擴(kuò)容。因此級(jí)聯(lián)H橋儲(chǔ)能變換器在高壓大容

2、量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)領(lǐng)域有著較大發(fā)展?jié)摿?。本文采用?jí)聯(lián)H橋多電平變換器作為儲(chǔ)能系統(tǒng)功率調(diào)節(jié)裝置，研究了以下問(wèn)題:
　　(1)電池或超級(jí)電容儲(chǔ)能單元具有短時(shí)大功率放電能力，在儲(chǔ)能系統(tǒng)配合可再生能源并網(wǎng)發(fā)電時(shí)如果要利用這種能力，儲(chǔ)能PCS功率等級(jí)需要設(shè)計(jì)為儲(chǔ)能單元額定功率的數(shù)倍;當(dāng)儲(chǔ)能系統(tǒng)工作在額定功率以下，PCS將存在較大剩余容量導(dǎo)致利用率不高。這一問(wèn)題目前很少被關(guān)注。為解決此問(wèn)題，本文研究了儲(chǔ)能系統(tǒng)平滑可再生能源輸出功率波動(dòng)與有源濾波的復(fù)合

3、控制策略，在儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)平滑波動(dòng)功能的基礎(chǔ)上，利用其PCS的剩余功率容量實(shí)現(xiàn)有源濾波功能。
　　(2)級(jí)聯(lián)H橋儲(chǔ)能變換器的分布式儲(chǔ)能單元結(jié)構(gòu)容易導(dǎo)致直流側(cè)儲(chǔ)能單元電壓或容量不均衡?；诮⒓?jí)聯(lián)H橋儲(chǔ)能變換器的功率模型，從能量角度考慮了相間直流鏈電壓均衡問(wèn)題，研究了相間直流鏈電壓偏差、各相注入均衡功率與均衡時(shí)間的相互關(guān)系;在此基礎(chǔ)上提出了最大零序電壓注入法與最大負(fù)序電流注入法的相間直流鏈電壓快速均衡控制策略，并推導(dǎo)了最大零序電壓與最

4、大負(fù)序電流的求解方式。
　　(3)級(jí)聯(lián)H橋儲(chǔ)能變換器H橋直流鏈電流含有大量紋波電流，紋波電流會(huì)對(duì)儲(chǔ)能單元性能產(chǎn)生不利影響?；诶碚撏茖?dǎo)與仿真分析表明直流鏈電流中含有直流分量、低頻電流分量、高頻電流分量;通過(guò)H橋紋波電流電路模型研究了三種無(wú)源濾波電路抑制直流鏈紋波電流的傳輸特性;在此基礎(chǔ)上，本文提出了基于buck/boost型DC-APF的級(jí)聯(lián)H橋儲(chǔ)能PCS電路拓?fù)渑c基于耦合變壓器CTDC-APF的級(jí)聯(lián)H橋儲(chǔ)能PCS電路拓?fù)?，并研?/p>

5、了利用有源濾波器濾除H橋直流鏈紋波電流分量的控制策略。
　　(4)級(jí)聯(lián)H橋多電平變換器通常被用作儲(chǔ)能逆變器，研究發(fā)現(xiàn)其具有用作直流儲(chǔ)能變換器的可行性。本文提出了級(jí)聯(lián)H橋結(jié)構(gòu)的交直流儲(chǔ)能變換器電路拓?fù)?并詳細(xì)研究了級(jí)聯(lián)H橋變換器作為直流DC/DC變換器的工作原理與關(guān)鍵控制策略。
　　(5)研制了5電平級(jí)聯(lián)H橋PCS試驗(yàn)樣機(jī)，介紹了樣機(jī)主電路與控制電路的硬件結(jié)構(gòu)和控制軟件架構(gòu)，實(shí)驗(yàn)初步驗(yàn)證了部分控制策略的效果。在此基礎(chǔ)上，搭建了