基于锂离子电池储能装置的设计与实现

摘要

可再生能源发电并网容量的增大对电网控制形成新的挑战。基于储能装置的电网控制技术有望成为迎接这一挑战的重要手段。电动汽车的发展使包括锂离子电池在内的储能方式得到快速发展。论文在分析国内外现有的储能装置的基础上,参与设计并实现了一种新型的基于锂离子电池的储能系统。对主电路和控制部分进行了研究,通过仿真对电气参数进行了设计,通过调试、试验和现场运行,证明了储能系统的有效性。
　　 本文首先论述了电力储能装置可以很好地解决可再生能源发电带来的分布式发电系统的诸多问题,以及国内外储能装置的研究状况。系统分析了装置实现过程中涉及的相关理论,如储能配置方案的设计、电池容量及电池功率的配置方法,设计并实现了电池荷电状态(StateofCharge,SOC)检测、电池的电压检测等,并通过MATLAB仿真了电池的能量管理,来实现对电池的充放电控制。深入研究了电池储能单元常用的接口电路-BUCK/BOOST双向变换器,包括变换器的拓扑、PWM控制方法、工作模式、功率流分析、装置的软硬件设计、变换器与DC/AC的协调控制。参与设计了基于锂离子电池储能装置的整体系统,并给出了重要元件的参数。通过CAN通讯组网控制,完成装置与逆变单元的数据交换。论文给出了装置所能达到的性能指标及实验波形,表明所开发的储能装置可以在分布式并网发电系统、电能质量等领域的研究工作中得到应用。论文还从电动汽车及储能装置中“乏”锂电池再利用的角度进行了研究,首先对“乏”锂电池的电气特性进行了仿真分析,然后采用多重化的应用方式,对“乏”锂电池进行充放电控制。