中文摘要
随着新能源发电技术的发展,蓄电池储能系统已经成为其基本配套设施。近年来,光伏太阳能发电和风能发电的装机容量不断增大,对储能系统的要求也越来越高,大规模蓄电池储能技术亟待研究。对此,本文提出了双向DC/DC变换器并联运行的储能系统,并对其并联运行过程中的电流分配控制问题和功率双向流动控制问题展开研究,进行了相关的仿真和实验验证,证明本文所应用方法的可行性和有效性。
第一,针对蓄电池储能系统扩容的问题,提出双向DC/DC变换器并联运行的储能系统。通过比较分析,选用双向Buck-Boost变换器为本文所研究的双向直流变换器。在此基础上,分析了两种储能系统结构：双向DC/DC并联接直流母线的储能系统和双向DC/DC并联+DC/AC逆变的储能系统。
第二,研究了双向DC/DC变换器并联均流问题和储能系统功率双向流动的控制。以有无互联线为分类标准,分别研究了电压电流双闭环电流调节法和下垂特性调整法两种均流方法。通过仿真和实验,对两种方法的特点进行了分析和比较。对于双向DC/DC并联接于直流母线的储能系统,针对系统直流母线电压恒定的情形,提出了通过调整外环电压给定控制功率双向流动的方法；对于双向DC/DC并联+DC/AC逆变的储能系统,探讨了有功无功解耦控制,根据系统需要发送的有功和无功值P*和Q*算得d-q坐标系下的电流给定值,分别对id和iq进行闭环控制,有效的控制储能系统的并网功率。上述方法都通过了仿真和实验验证。
第三,对近年来在大规模储能领域发展迅速的钒电池(VRB)进行了研究,提出根据钒电池SOC状态分配其充电和放电电流的控制策略。该策略采用电压电流双闭环控制方法,通过对内环电流给定加以修正的方法实现对电流的控制目标。本文在MATLAB环境下,结合风电厂模型,采用双向DC/DC并联+DC/AC逆变的储能系统,对此方法进行了仿真验证。
第四,开发了一套双向DC/DC变换器并联实验平台,对主电路和控制电路分别进行了设计,包括电感电容参数的选取,电压电流采样电路和预充电电路的设计等；编写实验程序,包括主程序、中断服务程序和控制算法程序,对本文所应用的部分方法进行了验证。
