本文關(guān)鍵詞：一體化儲能裝置的設(shè)計與控制研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：儲能是分布式電源、微電網(wǎng)中十分重要的組成部分,其對于由可再生能源組成的微網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行起到了至關(guān)重要的作用。電池儲能由于技術(shù)成熟、可靠性高,已經(jīng)得到越來越多的應用,其成本會進一步降低。儲能功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(Power Conversion System, PCS)是儲能電池與交流電網(wǎng)互聯(lián)的接口,是電池儲能系統(tǒng)能量控制的核心。隨著儲能系統(tǒng)的容量規(guī)模不斷擴大,相應的PCS的結(jié)構(gòu)和拓撲需要重新調(diào)整和匹配。隨著電池組的電壓等級提高,三電平高壓儲能系統(tǒng)也是一種有效的拓撲形式,并體現(xiàn)了一定的價值。一體化儲能系統(tǒng)的構(gòu)建能夠增加儲能電池、電池管理系統(tǒng)以及儲能變流器之間的關(guān)聯(lián),使系統(tǒng)整體性能達到最優(yōu)。首先,針對兩種三電平拓撲電路效率的不同,進行了效率分析,確定了具有更高效率的一體化儲能裝置的方案。研究了NPC儲能變流器的SPWM調(diào)制算法和基于零序電壓注入的SPWM調(diào)制算法,詳細分析了零序注入的SPWM調(diào)制算法與SVPWM算法的等效實現(xiàn)。在開關(guān)損耗最小和中點電位平衡兩種目標下,注入到調(diào)制波的零序分量不同,仿真驗證了不同目標下調(diào)制策略的可行性,并分析了各自目標下的優(yōu)缺點。其次,建立了一體化儲能裝置的數(shù)學模型,并設(shè)計了一體化儲能裝置的網(wǎng)壓定向并網(wǎng)控制策略和V/f離網(wǎng)控制策略。提出了一種基于SOC均衡控制的零序電壓注入方案,詳細推導了需要注入零序分量的大小,并給出了計算流程圖。通過仿真驗證了一體化儲能裝置的控制策略和SOC均衡控制策略的有效性。之后設(shè)計了一臺15kW/30kWh的一體化儲能裝置樣機,完成主電路參數(shù)設(shè)計和軟件設(shè)計,并完成基本功能實驗。最后,研究了儲能技術(shù)在微網(wǎng)中系統(tǒng)級能量控制策略,針對削峰填谷和平抑負荷波動兩個場景展開討論,提出了一種基于經(jīng)驗模態(tài)分解(Empirical Mode Decomposition, EMD)的削峰填谷和平抑波動的儲能控制策略,并對平抑波動場景下的儲能容量進行優(yōu)化。仿真驗證了該控制策略的有效性和正確性。
【關(guān)鍵詞】：一體化儲能 NPC 零序注入脈寬調(diào)制 SOC均衡 經(jīng)驗模態(tài)分解
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM46
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-23
• 1.1 課題研究的背景與意義11-13
• 1.2 國內(nèi)外研究動態(tài)13-20
• 1.2.1 儲能電池及電池管理系統(tǒng)概述13-16
• 1.2.2 儲能變流器的結(jié)構(gòu)和拓撲研究16-19
• 1.2.3 PCS與電池的匹配技術(shù)研究19-20
• 1.3 本文主要工作20-23
• 2 一體化儲能裝置的拓撲和調(diào)制方法研究23-39
• 2.1 一體化儲能裝置拓撲的設(shè)計23-26
• 2.2 儲能變流器SPWM調(diào)制算法26-28
• 2.3 基于零序注入的SPWM調(diào)制算法28-37
• 2.3.1 線電壓的等效實現(xiàn)28-29
• 2.3.2 零序注入提升電壓利用率29-32
• 2.3.3 開關(guān)損耗最小目標下的調(diào)制策略32-35
• 2.3.4 中點平衡控制目標下的調(diào)制策略35-37
• 2.4 小結(jié)37-39
• 3 一體化儲能裝置的控制策略研究39-55
• 3.1 一體化儲能裝置的數(shù)學模型39-42
• 3.2 一體化儲能裝置的并離網(wǎng)控制研究42-46
• 3.2.1 網(wǎng)壓定向的并網(wǎng)控制策略42-46
• 3.2.2 離網(wǎng)V/f控制策略46
• 3.3 基于SOC均衡控制的零序注入方案46-53
• 3.3.1 以SOC為反饋的函數(shù)建模47-48
• 3.3.2 一體化儲能裝置電池SOC均衡控制策略48-51
• 3.3.3 仿真驗證51-53
• 3.4 小結(jié)53-55
• 4 一體化儲能裝置設(shè)計及實驗結(jié)果55-67
• 4.1 一體化儲能裝置的設(shè)計55-61
• 4.1.1 中間直流電容設(shè)計55-57
• 4.1.2 LCL濾波器設(shè)計57-59
• 4.1.3 一體化儲能變流器控制電路設(shè)計59
• 4.1.4 系統(tǒng)軟件設(shè)計59-61
• 4.2 實驗結(jié)果分析61-65
• 4.2.1 基本功能實驗61-64
• 4.2.2 調(diào)制策略實驗64-65
• 4.3 小結(jié)65-67
• 5 一體化儲能裝置的應用研究67-81
• 5.1 削峰填谷67-73
• 5.1.1 儲能系統(tǒng)的控制策略68-69
• 5.1.2 用于削峰填谷的儲能控制算例分析69-73
• 5.2 平抑微網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線功率波動73-78
• 5.2.1 平抑波動的儲能控制策略74
• 5.2.2 平抑波動的儲能功率及容量的確定74-76
• 5.2.3 仿真驗證76-78
• 5.3 小結(jié)78-81
• 6 總結(jié)與展望81-83
• 6.1 主要工作及成果81
• 6.2 展望81-83
• 參考文獻83-87
• 附錄A87-89
• 附錄B89-91
• 作者簡歷及攻讀碩士學位期間取得的研究成果91-95
• 學位論文數(shù)據(jù)集95

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本文編號：285019