蓄电池储能高功率因数双向变流器研究

摘要

蓄电池储能双向变流器作为蓄电池储能技术的关键技术，其性能的优良直接关系着电池充电性能、电池的寿命、电能损失率和变流器接入电网的电力质量、电网稳定性等。本文根据蓄电池充放电的特性设计了蓄电池智能充放电曲线，充电采用恒流充电、恒压充电和恒压浮充，放电采用的是恒流放电。依据充放电曲线设计前级三相PWM整流器和后级双向DC/DC变换器级联的系统控制结构，前级三相PWM变流器采用双闭环的控制策略，实现整流和网侧的单位功率因数。后级双向DC/DC变换器采用闭环负反馈控制，实现输出电压或电流的恒定。重点研究了双向DC/DC变换器控制策略、输出滤波器的设计和级联系统的交互作用。
　　首先对双向DC/DC变换器主电路进行简化等效并建立数学建模，为提高双向DC/DC变换器抑制输入电压扰动的能力，研究分析了基于二重积分的间接滑模控制。研究结果表明:基于二重积分的间接滑模控制改变了系统的型别，提高了系统的稳态性能;且系统不存在谐振峰，提高了系统的闭环带宽，改善了系统动态性能，同时增强了对输入电压扰动的抑制能力。
　　其次对双向DC/DC变换器的输出滤波器进行改进，将原有的LC滤波器设计成LCL滤波器，给出直流变换器用的LCL滤波器参数设计步骤。研究结果表明:蓄电池储能双向变流器输出端采用LCL滤波器可以为输出电流中的开关纹波分量提供低阻抗通路，减小输出电流中的开关纹波。
　　最后采用二端口特性参数的方法建立三相PWM整流器和双向DC/DC变换器的数学模型，通过建立的阻抗模型等效电路分析了二者之间的相互影响，给出了系统稳定性判断方法。研究表明:级联系统发生并联谐振时，后级双向DC/DC变换器的存在会增加直流母线电压的开关纹波。

目录

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致谢

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 蓄电池储能系统的运用现状分析

1．2．2 蓄电池储能双向变流器的研究现状分析

1．3 本文研究内容

2 蓄电池储能高功率因数双向变流器系统概述

2．1 双向变流器系统结构

2．1．1 蓄电池充放电模式设计

2．1．2 双向变流器系统结构设计

2．2 三相PWM整流器概述

2．3 双向DC／DC变换器概述

2．3．1 工作原理分析

2．3．2 控制策略概述

2．4 实验验证

3 双向DC／DC变换器的间接滑模控制

3．1 双向DC／DC变换器主电路等效简化

3．2 双向DC／DC变换器系统建模

3．2．1 恒压控制时的数学模型

3．2．2 恒流控制时的数学模型

3．3 双向DC／DC变换器的间接滑模控制

3．3．1 恒压控制时的间接滑模控制

3．3．2 恒流控制时的间接滑模控制

3．4 仿真验证

3．5 实验验证

4 LCL滤波器设计

4．1 LCL滤波器概述

4．2 LCL滤波器参数设计

4．3 仿真验证

4．4 实验验证

5 蓄电池储能变流系统级联

5．1 基于阻抗模型的互联系统交互作用分析

5．1．1 阻抗模型

5．1．2 系统稳定性分析

5．1．3 系统谐波特性分析

5．2 蓄电池储能变流器系统交互作用分析

5．2．1 PWM整流器输出侧等效模型

5．2．2 双向DC／DC输入侧等效模型

5．2．3 储能变流器系统交互作用分析

5．3 仿真验证

6 全文总结和工作展望

6．1 全文总结

6．2 下一步要做的工作

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况