充放儲(chǔ)一體化電站并聯(lián)式功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制技術(shù)研究.pdf

1、隨著環(huán)境和能源問(wèn)題的日益嚴(yán)峻，電動(dòng)汽車和可再生能源發(fā)電受到了各國(guó)政府的高度重視。電動(dòng)汽車具有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢(shì)，可再生能源發(fā)電則可實(shí)現(xiàn)能源戰(zhàn)略的可持續(xù)發(fā)展，二者的發(fā)展推動(dòng)了電動(dòng)汽車充電站和儲(chǔ)能電站的建設(shè)以及各自產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。充放儲(chǔ)一體化電站融合了電動(dòng)汽車充電站和儲(chǔ)能電站的優(yōu)勢(shì)，可以完成電池能量的雙向調(diào)度，具有功能多樣化、運(yùn)營(yíng)成本優(yōu)的特點(diǎn)。本文的研究對(duì)象為充放儲(chǔ)一體化電站內(nèi)的功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)（PCS），該系統(tǒng)由多個(gè)PCS子模塊并聯(lián)組成，采用分層控

2、制結(jié)構(gòu)。根據(jù)上位機(jī)的管理調(diào)度，PCS可工作于多種運(yùn)行模式。本文針對(duì)PCS在幾種關(guān)鍵運(yùn)行工況中的問(wèn)題進(jìn)行了探討，并給出了具體有效的解決方案。
　　針對(duì)并網(wǎng)運(yùn)行工況，本文首先建立了PCS的數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)了多模式的充放電控制方案，當(dāng)電池低于額定電壓時(shí)，系統(tǒng)可采用恒流模式或恒功率模式進(jìn)行充放電，當(dāng)電池電壓達(dá)到額定電壓時(shí)則轉(zhuǎn)入恒壓充電模式。針對(duì)弱電網(wǎng)環(huán)境，分析了系統(tǒng)公共耦合點(diǎn)（PCC）處存在較大電壓諧波和不平衡情況時(shí)，PCS正負(fù)序鎖相環(huán)的工

3、作特性，提出了一種基于T/4延時(shí)正序鎖相和T/3&T/6延時(shí)負(fù)序鎖相的組合式鎖相環(huán)系統(tǒng)（CSRF-PLL），該鎖相環(huán)可以適應(yīng)不平衡電壓并且可以消除特定次諧波的影響。運(yùn)用瞬時(shí)功率理論分析了電壓不對(duì)稱時(shí)PCS直流端口的輸出特性，給出了一種基于CSRF-PLL的負(fù)序電流注入式不平衡控制策略，很好地抑制了弱電網(wǎng)下PCS電池組的電流紋波。
　　針對(duì)孤島運(yùn)行工況，建立了PCS孤島運(yùn)行的數(shù)學(xué)模型，為消除輸出濾波器引入的諧振峰，對(duì)虛擬阻抗法進(jìn)行了

4、詳細(xì)的分析，得出了基于電感串聯(lián)電阻的有源阻尼法最適合三相PCS的結(jié)論。探討了非線性負(fù)載條件下的控制策略，給出了采用虛擬電阻加負(fù)載電流全前饋的控制策略。建立了系統(tǒng)孤島運(yùn)行的離散時(shí)間數(shù)學(xué)模型，分析了一拍滯后情況下控制參數(shù)與系統(tǒng)階數(shù)的關(guān)系，分析表明離散化逆變器系統(tǒng)在引入滯后一拍控制環(huán)節(jié)后，系統(tǒng)的可控自由度和被控自由度始終相差一個(gè)。為此，本文提出了一種基于增廣狀態(tài)變量的控制策略，在不增加傳感器的情況下，通過(guò)引入控制器的輸出量vr為增廣狀態(tài)變量，

5、實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的極點(diǎn)配置，進(jìn)而獲得了期望的控制特性。
　　針對(duì)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)并聯(lián)孤島運(yùn)行工況，本文探討了并聯(lián)系統(tǒng)的構(gòu)建形式和系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息的交互方式。分析表明，采用獨(dú)立直流母線并聯(lián)方案時(shí)，由于各模塊儲(chǔ)能電池荷電狀態(tài)存在差異，系統(tǒng)不能采用傳統(tǒng)的功率均分方式，為此設(shè)計(jì)了一種基于荷電狀態(tài)和模塊容量的功率分配策略，充分地利用了并聯(lián)系統(tǒng)的總?cè)萘俊＝又?，分析了各模塊儲(chǔ)能電池荷電狀態(tài)存在差異時(shí)高頻諧波環(huán)流產(chǎn)生的原理，并給出了數(shù)學(xué)推導(dǎo)和相應(yīng)的抑制方法。最

6、后，在傳統(tǒng)集中控制方案的基礎(chǔ)上，提出了一種基于dq坐標(biāo)解耦的功率誤差間接控制方案，并詳細(xì)分析了各參數(shù)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性和功率分配效果的影響。
　　分析了主動(dòng)移相式孤島檢測(cè)法的基本原理，建立了三相PCS孤島狀態(tài)的數(shù)學(xué)模型。分析表明，以并網(wǎng)無(wú)功電流控制電壓頻率的孤島檢測(cè)算法，可以避免孤島檢測(cè)過(guò)程中PCC電壓的幅值和頻率相互耦合，從而保證了孤島檢測(cè)的可靠性。提出了一種帶頻率正反饋的孤島檢測(cè)方法（APSPF），該方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，能很好地適應(yīng)單級(jí)式