【摘要】：近年來,隨著能源危機(jī)和環(huán)境污染問題更加嚴(yán)峻,電動汽車作為清潔交通工具得到了人們的廣泛關(guān)注。隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,未來將有大批動力電池達(dá)到退運(yùn)條件但仍具一定的使用壽命。退運(yùn)電池可以平抑可再生能源發(fā)電功率波動以及進(jìn)行電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻,但容量、SOC(State of Charge)等參數(shù)不一致性較高。本文對退運(yùn)電池儲能系統(tǒng)進(jìn)行了研究并針對退運(yùn)電池的不一致性問題提出多模塊輔助變流器的解決方案。首先,分析了退運(yùn)電池運(yùn)用于傳統(tǒng)儲能系統(tǒng)存在的問題,闡述了應(yīng)用多模塊輔助變流器的退運(yùn)電池儲能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。由于輔助變流器電路結(jié)構(gòu)和原理基于電壓源型雙有源全橋(Dual Active Bridge,DAB)DC-DC變換器實現(xiàn),對傳統(tǒng)移相控制DAB變換器工作原理和工作特性進(jìn)行了分析。輔助變流器的副邊模塊存在輸出功率耦合現(xiàn)象,為實現(xiàn)副邊模塊輸出電流獨立控制,進(jìn)一步分析了其耦合關(guān)系。其次,針對傳統(tǒng)移相控制下多模塊輔助變流器電流應(yīng)力和回流功率較大的問題,采用擴(kuò)展移相對其進(jìn)行優(yōu)化控制,分析了擴(kuò)展移相控制DAB變換器的工作原理和工作特性,采用拉格朗日乘子法對擴(kuò)展移相在控制域內(nèi)進(jìn)行優(yōu)化,推導(dǎo)出最小電流應(yīng)力和最小回流功率的控制策略,并分析了輔助變流器在擴(kuò)展移相優(yōu)化控制策略下的工作特性。再次,研究了應(yīng)用多模塊輔助變流器的退運(yùn)電池儲能系統(tǒng)電池模塊SOC估算方法。當(dāng)電池容量不一致且輔助變流器與儲能變流器同時工作時,采用傳統(tǒng)SOC均衡控制策略進(jìn)行SOC均衡存在穩(wěn)態(tài)誤差,針對這一問題提出了考慮容量不一致的SOC均衡策略。退運(yùn)電池容量衰減速度快且電流采樣存在誤差會降低SOC估算精度,針對這一問題,提出了電池模塊SOC、容量在線校正方案,提高了退運(yùn)電池模塊SOC估算的準(zhǔn)確性。最后,搭建單副邊模塊DAB實驗平臺,并在其上完成了擴(kuò)展移相電流應(yīng)力優(yōu)化實驗和回流功率優(yōu)化實驗。搭建50kW退運(yùn)電池儲能系統(tǒng)樣機(jī),利用多模塊輔助變流器完成了電池模塊容量不一致時的SOC均衡,驗證了其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制策略的可行性,有效提高了電池模塊容量不一致時退運(yùn)電池儲能系統(tǒng)的容量利用率。
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM46
【圖文】：

。池梯次利用的主要應(yīng)用領(lǐng)域，退運(yùn)電池應(yīng)用于儲能系統(tǒng)不僅可以充價值，降低儲能系統(tǒng)電池成本，還可以緩解退運(yùn)電池回收壓力，減對新能源汽車的發(fā)展有重要意義。逡逑電池儲能系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)逡逑變流器國內(nèi)外研究現(xiàn)狀逡逑電池儲能系統(tǒng)工作過程中，電池組的充放電通過儲能變流器實現(xiàn)，網(wǎng)之間的接口設(shè)備，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)決定了整個儲能系統(tǒng)的運(yùn)行效率，靠運(yùn)行的重要因素。儲能變流器根據(jù)結(jié)構(gòu)不同分為以下兩種：．逡逑結(jié)構(gòu)逡逑儲能變流器直接利用ＤＣ－ＡＣ變流器完成電池組和電網(wǎng)的雙向能量交如圖１－１所示。逡逑

北京交通大學(xué)碩士專業(yè)學(xué)位論文－２所示。前級是雙向ＤＣ－ＤＣ變換器，用于調(diào)整電壓和充放電電流ＤＣ－ＡＣ變換器，用于實現(xiàn)電池組并網(wǎng)。雙向ＤＣ－ＤＣ變換器的引拓?fù)鋵χ绷鱾?cè)電壓范圍的限制，電池組可在較寬電壓范圍內(nèi)運(yùn)行。換器會導(dǎo)致開關(guān)器件增加，效率有所降低。雙級式儲能變流器與控制單個電池模塊的充放電電流，無法兼顧電池組中電池模塊間

開關(guān)范圍減小回流功率［２９］＿和減小電流應(yīng)力［３１］等方法來提升變換器效率，逡逑通過改變控制策略提升電路響應(yīng)速度，電壓源型雙有源全橋ＤＣ－ＤＣ變換器典型拓逡逑撲如圖１－３所示。文獻(xiàn)［３２］結(jié)合雙有源全橋ＤＣ－ＤＣ變換器單移相控制、擴(kuò)展移相逡逑控制、雙重移相控制三種控制方案的優(yōu)點提出一種新的混合控制策略實現(xiàn)全范圍逡逑的零電壓開關(guān)。文獻(xiàn)［３３］對擴(kuò)展移相進(jìn)行了詳細(xì)的分析，結(jié)合回流功率、軟開關(guān)逡逑范圍以回流功率為目標(biāo)求解出擴(kuò)展移相全功率范圍傳輸最優(yōu)解。文獻(xiàn)［３４］分析了逡逑三重移相中三個移相角的關(guān)系，根據(jù)三個移相角在三維坐標(biāo)軸中的位置換分為若逡逑干工作模式，分析了每種模式的特性，以電流有效值最小為優(yōu)化目標(biāo)求解出了三逡逑重移相的控制域內(nèi)最優(yōu)解。文獻(xiàn)［３５］通過在雙重移相控制的基礎(chǔ)上提出了一種基逡逑于模型前饋的電流應(yīng)力優(yōu)化方法以同時提高變換器的效率和動態(tài)性能。逡逑Ｓｉ邋b6】Ｄｉ邋Ｓ３ｐ邋ｊ邋Ｐ３邐Ｓｓ邋ｐＤｓ邋Ｓ７ｐ］邋Ｄ？逡逑ｌ／ｉ二＝＝二邋Ｃ，邐＾邐０邋＝邋＝邋￣￣Ｕ２逡逑Ｓ＾ｊＤ４逡逑Ｈｉ邐Ｈｚ逡逑圖１－３電壓源型ＤＡＢ變換器典型拓?fù)溴义希疲椋纾澹卞澹冲澹裕穑椋悖幔戾澹簦铮穑铮欤铮纾椋澹箦澹铮驽澹郑铮欤簦幔纾澹疲澹溴澹模酰幔戾澹粒悖簦椋觯邋澹拢颍椋洌纾邋义想娏髟葱碗p有源全橋邋ＤＣ－ＤＣ邋變換器（Ｃｕｒｒｅｎｔ－Ｆｅｄ邋Ｄｕａｌ邋Ａｃｔｉｖｅ邋Ｂｒｉｄｇｅ，邋ＣＦ－ＤＡＢ）逡逑典型拓?fù)淙鐖D１－４所示，相比電壓源型ＤＡＢ有其獨特的優(yōu)點，如輸入電壓范圍更逡逑寬、升壓比更高、輸入電流紋波更低，這些特性使其適合應(yīng)用于光伏和儲能系統(tǒng)逡逑［３６］。ＣＦ－ＤＡＢ的輸入電流可控使其直流輸入側(cè)電容更小

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2805684