并网电池储能系统中双向变流器的研究

电池储能系统因具有体积小、重量轻、使用周期长、投资相对较小、灵活安装等优点，在新能源发电并网和电动汽车车载电源中得到广泛应用。随着电池储能系统容量规模的不断扩大，可拓展模块化、高功率密度和高充放电效率的双向变流器结构及其控制策略成为研究热点。 本文提出了由双向AC-DC变流器、双向DC-DC变流器两部分组成的集充电和放电控制于一体的双向变流结构及其分布式控制策略。双向AC-DC变流器选用三相桥式AC-DC拓扑结构，该结构直流侧输出电压高，变流器利用率高；双向DC-DC拓扑结构选用的是DAB(Dual-Active-Bridge)双有源全桥高频隔离拓扑结构，DAB电路结构对称，控制简单，功率密度和充放电效率高，适合大中型功率应用场合。 前级双向三相AC-DC变流器采用基于d-q坐标变换的空间矢量调制(SVPWM)算法控制，实现单位功率因数下整流和逆变，后级电路DAB采用本文提出的在传统相移控制方式基础上改进的基于小信号模型的相移控制，通过仿真结果验证该方法能够改善电池侧电压纹波问题，提高系统响应速度。 最后通过Matlab/Smulink仿真以及实验结果验证，本文提出的双向变流器结构及其采用的分布式控制策略是正确和有效的，而且该双向变流器具有低谐波污染、高功率密度和高充放电效率等优点，减少了电池侧电压纹波，提高了电池寿命。