基于数字控制的双向DC/DC储能变流器的研究

我国当前电网运营面临着最高用电负荷持续增加、间歇式能源接入占比扩大、调峰于段有限等诸多挑战,这些都严重危及我国电网的安全稳定运行。采用大容量电池电力储能技术,可以有效缓解用电供需矛盾、提高电网安全和稳定性、改善供电质量,并能促进可再生能源的利用和发展。储能变流器在整个电力储能系统中充当核心单元的作用,变流器控制系统平台直接关系着整个储能系统的精确性、可靠性、及响应速度。因此,对其进行研究有很重大的现实意义。 本文通过参阅相关国内外文献,确立了系统设计的目标,及所选用的非隔离型的双向半桥的拓扑结构。以BUCK, BOOST两种基本DC/DC电路为基础,详细介绍了双向半桥DC/DC储能变流器的工作原理以及以这种拓扑为基本单元并联构成的三相交错的拓扑结构,并对其优势进行了分析。 根据设计要求,确定了双向三相交错半桥变换器的元器件参数,使用仿真软件PSCAD建立了双向DC/DC变换器的主电路仿真模型及其控制系统的模型,仿真结果验证了参数设计的合理性,并为实验的PI参数的调试起到了指导作用。在此基础上,讨论了双向DC/DC变换器在实际系统中的实现,主要包括了硬件设计和软件设计两部分。 最后,采用大功率电阻作为负载,对双向DC/DC储能变流器进行了实验。实验结果表明：在采用相同的电感值的情况下,三相交错双向DC/DC变流器的电压电流纹波低于单相时的电压电流纹波。同时,多相交错的控制还提高了整个系统的开关频率,而且,由于多个半桥结构的并联,减小了开关管的电流应力,提高了系统的容量。实验结果还表明,本文所设计的三相交错双向DC/DC储能变流器完全符合设计的要求。