充放儲(chǔ)一體化電站功率變換系統(tǒng)穩(wěn)定分析與控制.pdf

1、為有效應(yīng)對(duì)能源和環(huán)境挑戰(zhàn),實(shí)現(xiàn)汽車產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展,發(fā)展電動(dòng)汽車已成為全球汽車工業(yè)應(yīng)對(duì)能源和環(huán)境問題的共同選擇。近年來隨著電動(dòng)汽車相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)的攻克,加快推進(jìn)了電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程,與電動(dòng)汽車高速發(fā)展相配套的能源供給設(shè)施的建設(shè)是產(chǎn)業(yè)化推廣的基礎(chǔ),也迎來了快速發(fā)展時(shí)期。充放儲(chǔ)一體化電站是目前新興的多功能智能電站,可完成動(dòng)力電池能量注入、向電網(wǎng)回饋能量、接受電網(wǎng)調(diào)度、經(jīng)濟(jì)化運(yùn)行等功能。一體化電站的建設(shè)和運(yùn)營有效實(shí)現(xiàn)了電站與智能電網(wǎng)的有效融合,是

2、未來電動(dòng)汽車電站運(yùn)營的有效模式。本文針對(duì)充放儲(chǔ)一體化電站中的儲(chǔ)能電池能量變換與控制技術(shù)的基本機(jī)理和設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了探討,主要研究了電池充電系統(tǒng)、放電系統(tǒng)、儲(chǔ)能容量配置等方面的關(guān)鍵問題。
　　目前電動(dòng)汽車主要采用鋰離子動(dòng)力電池作為能量供給單元,鋰離子電池工作特性決定了其在使用過程中必須保證既不能欠充也不能過充,因此好的容量注入技術(shù)是電池充電過程中必須解決的問題。本文在分析鋰離子電池特性的基礎(chǔ)上,通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合出了電池模型相關(guān)參數(shù),建

3、立了鋰離子電池模型;結(jié)合電池精確模型,設(shè)計(jì)了適合充電應(yīng)用的恒壓恒流控制策略,并在以移相全橋拓?fù)錇樵偷某潆娧b置上進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　由于電動(dòng)汽車的電池標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一,不同廠家生產(chǎn)的電池電壓和電流等級(jí)不盡相同,因此在設(shè)計(jì)充電裝置時(shí),其輸出電壓、輸出電流以及功率等級(jí)存在不確定因素。為滿足充電應(yīng)用需求,構(gòu)建了新型串并混聯(lián)組合充電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。本文研究了基于受控源等效的多模塊建模方法,在此基礎(chǔ)上,完成了串并混聯(lián)組合系統(tǒng)功率均分控制器的設(shè)計(jì),并通過搭

4、建一套串并組合充電系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證;結(jié)合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和充電應(yīng)用模態(tài),進(jìn)一步分析了電壓源并聯(lián)和電流源串聯(lián)的系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行特性及其相關(guān)要素。
　　充放儲(chǔ)一體化電站的建設(shè)中,可充分發(fā)揮電池儲(chǔ)能的作用,利用動(dòng)力電池組在晚間低谷時(shí)段充電,白天高峰時(shí)段向電網(wǎng)并網(wǎng)送電,有效提高電池壽命及商業(yè)價(jià)值。并網(wǎng)放電裝置作為儲(chǔ)能動(dòng)力電池與電網(wǎng)之間的功率控制環(huán)節(jié),滿足儲(chǔ)能電池向電網(wǎng)進(jìn)行能量回饋的應(yīng)用需求。本文研究了弱電網(wǎng)下并網(wǎng)放電裝置的并網(wǎng)電流控制技術(shù),重點(diǎn)關(guān)注

5、其入網(wǎng)電流諧波畸變問題。首先分析了兩級(jí)式并網(wǎng)放電裝置結(jié)構(gòu)和協(xié)調(diào)控制機(jī)理,給出了直流母線外環(huán)設(shè)計(jì)原則;然后分析了弱電網(wǎng)下 LC并網(wǎng)控制器缺陷,基于電網(wǎng)阻抗檢測(cè),提出了一種自適應(yīng)PIR控制策略;相對(duì)與LC并網(wǎng)方式,LCL并網(wǎng)方式具有較好的高頻抑制能力,但其諧振容易使并網(wǎng)電流波形質(zhì)量變差,嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定;提出了一種基于諧波補(bǔ)償?shù)腖CL并網(wǎng)有源阻尼方法,通過提取并網(wǎng)諧波電流補(bǔ)償?shù)娇刂葡到y(tǒng)補(bǔ)償了諧振頻率附近諧波對(duì)系統(tǒng)的影響,提高了并網(wǎng)電流

6、電能質(zhì)量,該方法的引入減少了傳統(tǒng)有源阻尼使用的傳感器數(shù)量,節(jié)約了系統(tǒng)成本。
　　充放儲(chǔ)一體化電站中,多組電池通過多臺(tái)并網(wǎng)放電裝置集中向電網(wǎng)回饋能量,從而構(gòu)成了電站能量回饋系統(tǒng)。實(shí)際應(yīng)用中電網(wǎng)阻抗的存在給多臺(tái)并網(wǎng)放電裝置接入電網(wǎng)帶來較大影響。本文主要關(guān)注多逆變器并網(wǎng)系統(tǒng)建模和穩(wěn)定運(yùn)行特性?；陔娐肪W(wǎng)絡(luò)理論建立多機(jī)并網(wǎng)系統(tǒng)等效模型,推導(dǎo)出了LC和LCL兩種并網(wǎng)方式下的逆變器輸出阻抗模型,分析了阻抗模型特征;應(yīng)用電流源并網(wǎng)的改進(jìn)型阻抗比