基于電池儲能的組合級聯(lián)式功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)研究.pdf

1、近年來，全球電力需求不斷增長，傳統(tǒng)石化資源日漸匱乏，新能源技術(shù)得到了快速發(fā)展和應(yīng)用。然而，分布式電源并網(wǎng)給電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可控性帶來了極大的挑戰(zhàn)。電池儲能系統(tǒng)為解決這一問題提供了新的技術(shù)和手段。作為電池儲能系統(tǒng)的重要組成部分，功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)將成為研究的重點。
　　本文依托北京市科技計劃項目“光伏并網(wǎng)用統(tǒng)一功率控制裝備及直流微網(wǎng)技術(shù)研究與示范應(yīng)用(D131104002013003)”，對基于電池儲能的組合級聯(lián)式功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)進行了理論

2、和仿真研究，主要內(nèi)容如下:
　　首先，提出了一種組合級聯(lián)式功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)，該系統(tǒng)主要由儲能電池組、隔離型半橋DC/DC變換器和鏈式DC/AC變換器組合而成。分析了這兩類變換器的基本工作原理、控制方式和功率傳輸特性。結(jié)合實驗室低壓物理模型的開發(fā)，選取了功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)主電路的拓撲結(jié)構(gòu)及主要參數(shù)。
　　其次，設(shè)計了功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制策略:為確保功率的動態(tài)平衡，實現(xiàn)直流側(cè)電容電壓的恒定，DC/DC側(cè)采用移相控制和占空比控制

3、;為了滿足系統(tǒng)功率傳遞的目標，DC/AC側(cè)采用直接電流解耦控制;為提高裝置的響應(yīng)速度和改善直流側(cè)電容電壓的品質(zhì)，提出了DC/DC和DC/AC的協(xié)調(diào)控制策略，將電網(wǎng)側(cè)的實時功率指令前饋給DC/DC側(cè)。在PSCAD/EMTDC環(huán)境下建立了基于鋰電池儲能的組合級聯(lián)式功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)模型，應(yīng)用所提出的一整套協(xié)調(diào)控制策略，對裝置的正常調(diào)節(jié)工況、電池組額定參數(shù)和荷電狀態(tài)不同等工況進行了仿真，驗證了控制策略的有效性。結(jié)果表明:該裝置在所提出的協(xié)調(diào)控制策略

4、下具有較寬的電壓匹配能力，電池狀態(tài)適應(yīng)能力強，且控制的響應(yīng)速度較快，能實現(xiàn)大容量儲能和雙向功率調(diào)節(jié)。
　　最后，為了應(yīng)對鏈式電池儲能系統(tǒng)中的SOC不均衡問題，研究了基于調(diào)制波幅值微調(diào)的SOC自均衡控制策略，對電池組荷電狀態(tài)不均衡的情況進行仿真，驗證了該控制策略的有效性。此外，分別對載波移相SPWM控制和SOC自均衡控制進行了諧波分析。結(jié)果表明:采用基于調(diào)制波幅值微調(diào)的SOC自均衡控制策略，能夠合理分配各電池組承擔的功率調(diào)節(jié)量，使S