傳統(tǒng)電池儲能系統(tǒng)中,單體電池通過串并聯(lián)組合來滿足高壓與大容量的需要,然后與高壓變流器進行連接。由于單體電池之間容量、內(nèi)部電阻等參數(shù)存在一定的差異性,在充放電時不同電池組的可用容量不一致,導致電池儲能系統(tǒng)的整體容量利用不充分。而目前大多數(shù)柔性電池儲能系統(tǒng)中,系統(tǒng)功率全部通過充放電控制的變流器,造成變流器設計功率較大,成本較高。針對高壓大容量電池直接串并聯(lián)所引起的容量和功率不均衡及充放電控制設備容量偏大的問題,提出了一種利用隔離DC/DC變換器與H橋逆變器進行充放電控制的部分功率控制方案。圍繞本文所采用的系統(tǒng)方案對拓撲結(jié)構(gòu)與工作原理進行闡述,并利用功率流向分析了各種工況下系統(tǒng)的容量需求,指出了流過DC/DC變換器的功率與電池組總輸出功率占比等于電壓差值跟直流母線電壓之比,比值較小,證明了系統(tǒng)充放電控制中只對部分功率加以控制,就能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)整體大功率運行,以小控大,變換器容量得到降低。同時可以對各電池組獨立控制,能夠?qū)崿F(xiàn)電池組的容量均衡與系統(tǒng)充放電控制。并聯(lián)側(cè)利采用全橋移相隔離DC/DC變換器,輸入側(cè)串聯(lián),輸出側(cè)并聯(lián),組成了并聯(lián)均衡電路。采用穩(wěn)壓控制策略,維持輸出電壓穩(wěn)定,并依據(jù)SOC能夠合理分配電池的功率,實現(xiàn)SOC均衡。進行參數(shù)計算,搭建了實驗平臺,利用仿真與實驗進行了驗證。串聯(lián)側(cè)采用單相H橋逆變器組成系統(tǒng)充放電控制電路。整個電池組額定電壓和直流母線電壓一致,但是SOC不同電池組輸出電壓不同,依據(jù)H橋輸出調(diào)節(jié)電池組與直流母線電壓間的差值實現(xiàn)充放電控制。采用三環(huán)控制方式,系統(tǒng)總功率中只有較小的一部分流過H橋,以小控大,實現(xiàn)了系統(tǒng)充放電控制。進行參數(shù)計算,搭建平臺,通過仿真和實驗進行了驗證。對隔離DC/DC變換器和單相H橋逆變器建立了小信號模型,利用零極點分布圖進行了DC/DC變換器的控制參數(shù)設計。給出DC/DC變換器并聯(lián)端口的輸出阻抗特性和H橋逆變器的輸入阻抗,利用阻抗比判據(jù)進行了系統(tǒng)穩(wěn)定性分析,給出了系統(tǒng)充放電控制時穩(wěn)定運行的H橋控制參數(shù),并進行了仿真驗證。
【學位單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TM91;TP273
【部分圖文】：

邐北京交通大學碩士專業(yè)學位論文邐逡逑ＤＣ／ＤＣ輸出電壓之和，每個電池模塊的放出或吸收的功率全部通過ＤＣ／ＤＣ變換逡逑器，ＤＣ／ＤＣ功率容量設計較大。該儲能系統(tǒng)可在各種情況下快速收斂各電源模塊逡逑荷電狀態(tài)（ＳＯＣ）；各電源模塊可在線退出系統(tǒng)，且退出并不會對母線電壓造成沖擊。逡逑這項研回收后在儲能領域的應用具有參考價值。逡逑

Ｉ卞卞……十Ｉ邋ＤＣ／ＤＣ邐邐邐逡逑Ｉ邋Ｉ＿Ｉ邐Ｌ－ｕ邋＿邐＋｜邐Ｊ＿，逡逑［）邋／？邋－ｐ邋Ｃ２逡逑ＪＴＺＥ邋ＪＩ￣邐１逡逑Ｊ邋Ｊ邋……卞邋ＤＣ／ＤＣ邐？．邐ｎｒｒ＾＼邐逡逑ｉ邐Ｆｉｎ－；邋７邋＝＝邋Ｃｌ逡逑ｊ邋Ｉ邐１＿Ｊ邐邐邐—逡逑Ｔ邋Ｔ邐Ｔ邋ＤＣ／ＤＣ邋＿，逡逑圖１－３邋ＤＣ／ＤＣ原理圖和梯次電池儲能系統(tǒng)逡逑Ｆｉｇ．邋１－３邋ＤＣ／ＤＣ邋ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ａｎｄ邋ｃａｓｃａｄｅ邋ｂａｔｔｅｒｙ邋ｅｎｅｒｇｙ邋ｓｔｏｒａｇｅ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑文獻［２６］設計了一種基于串并聯(lián)補償電池成組拓撲，利用隔離型雙向ＤＣ／ＤＣ逡逑變換器建立與電池模塊串聯(lián)的受控電壓源以補償整串電池電壓變化，建立與每個逡逑電池模塊并聯(lián)的受控電流源以實現(xiàn)ＳＯＣ均衡控制。能夠?qū)崿F(xiàn)電池的充放電控制逡逑和電池模塊之間的荷電狀態(tài)（ｓｔａｔｅ邋ｏｆ邋ｃｈａｒｇｅ，ＳＯＣ）均衡。如圖１－４所示，在工作中逡逑流過變換器的功率是電池組放出或吸收的一部分，這種方式輸入輸出電壓之間需逡逑求存在差異，變換器輸出范圍大，當電池電壓低輸出電壓高，電池電壓高反而輸逡逑出電壓低，系統(tǒng)設計功率大于實際運行功率，需要進一步改進。逡逑—邋＋逡逑

邐北京交通大學碩士專業(yè)學位論文邐逡逑構(gòu)簡單，直流側(cè)無變壓環(huán)節(jié)，能耗相對較低。能夠明顯改善大量單體電池直接串逡逑聯(lián)時出現(xiàn)的“短板效應”，提高電池利用率，保持直流母線的穩(wěn)定。逡逑文獻［２９，３０］采用了將整串電池按照一定的標準分成若干組，再把ＤＣ－ＤＣ變換逡逑器與之結(jié)合組成電池儲能單元，將電池儲能單元串聯(lián)或者并聯(lián)向負載供電。如圖１－逡逑７所示，這兩種方案分別是儲能單元輸出側(cè)并聯(lián)或串聯(lián)，然后連接負載，儲能電池逡逑模塊功率全部流過變換器，這樣的結(jié)構(gòu)使得每個電池儲能單元充電電流和放電電逡逑流可以單獨控制，并且可以向負載提供穩(wěn)定的直流電壓。在運行過程中每個電池儲逡逑能單元也可因為故障單獨退出進行開路測量和維護檢修等，以更好的估計電池模逡逑塊的荷電狀態(tài)ＳＯＣ和健康狀態(tài)（ｓｔａｔｅ邋ｏｆ邋ｈｅａｌｔｈ，ＳＯＨ）。逡逑

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

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本文編號：2824033