針對基于模塊化多電平換流器的電池儲能系統(tǒng),提出了電網(wǎng)電壓對稱運(yùn)行和電網(wǎng)電壓不對稱運(yùn)行情況的通用控制策略。其控制策略主要包括輸出功率控制、電池荷電狀態(tài)（SOC）均衡控制以及并網(wǎng)電流直流分量抑制。SOC均衡控制分為相間SOC均衡、橋臂間SOC均衡以及橋臂內(nèi)SOC均衡。通過控制環(huán)流實(shí)現(xiàn)相間SOC均衡和橋臂間SOC均衡;通過調(diào)節(jié)各個子模塊輸出電壓工頻分量,實(shí)現(xiàn)橋臂內(nèi)各子模塊的SOC均衡。首先對基于模塊化多電平換流器的電池儲能系統(tǒng)的模型進(jìn)行了詳細(xì)分析;基于等效模型,提出了相應(yīng)的控制策略。最后,通過仿真以及實(shí)驗對所提出的控制策略進(jìn)行了驗證。 

【文章來源】：電力系統(tǒng)自動化. 2017,41(09)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

圖１ＭＭＣ－ＢＥＳＳ結(jié)構(gòu)示意圖Ｆｉｇ．１ＳｔｒｕｃｔｕｒｅｄｉａｇｒａｍｏｆＭＭＣ－ＢＥＳＳ各個子模塊的輸出電壓為：

均衡，各相電池組的ＳＯＣ重新歸于一致。由圖４可知，本文所提出的ＳＯＣ均衡控制策略能夠有效應(yīng)用于電網(wǎng)電壓不平衡情況，實(shí)現(xiàn)良好的控制效果。圖３三相并網(wǎng)功率及電池組輸出功率仿真波形Ｆｉｇ．３Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｒｅｅｐｈａｓｅｏｕｔｐｕｔｐｏｗｅｒａｎｄｄｉｓｃｈａｒｇｉｎｇｐｏｗｅｒｏｆｂａｔｔｅｒｉｅｓ圖４ＳＯＣ仿真結(jié)果Ｆｉｇ．４ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｏｆＳＯＣ需要注意的是，在仿真中，僅以電網(wǎng)中最為普遍的單相接地故障為例，分析了通用調(diào)制策略的ＳＯＣ均衡能力。針對兩相短路、兩相接地短路等情況，可采用同樣的方式對環(huán)流加以控制，進(jìn)而達(dá)到良好的控制效果。３．２實(shí)驗驗證為了進(jìn)一步驗證本文所提出的控制策略，在實(shí)驗室內(nèi)部搭建了ＭＭＣ－ＢＥＳＳ實(shí)驗平臺。由于經(jīng)費(fèi)有限，每組橋臂中僅包含２個子模塊，橋臂濾波電感Ｌａｒｍ＝１ｍＨ，交流濾波電感Ｌｓ＝２ｍＨ，子模塊濾波電容ＣＳＭ＝５５０μＦ，載波頻率為５０００Ｈｚ，電網(wǎng)電壓幅值為２５Ｖ，每個子模塊中的電池組均由３個標(biāo)稱為１２Ｖ／３．３Ａｈ的鉛酸電池串聯(lián)組成。附錄Ｂ圖Ｂ３為電網(wǎng)電壓跌落５０％情況下的電網(wǎng)電壓與并網(wǎng)電流實(shí)驗波形。在電網(wǎng)電壓單相跌落情況下，三相輸出電流仍能保持對稱，與附錄Ｂ圖Ｂ１所示的仿真結(jié)果保持一致。為了驗證本文提出的通用ＳＯＣ均衡控制策略對直流環(huán)流和基頻環(huán)流的調(diào)控作用，分別對其進(jìn)行定參考值閉環(huán)控制實(shí)驗驗證，如附錄Ｂ圖Ｂ４所示。其中，圖Ｂ４（ａ）包含Ａ相環(huán)流直流分量波形，其參考值為－１Ａ。由圖Ｂ４（ａ）可知，

效調(diào)控環(huán)流中的基頻分量，進(jìn)而對上、下橋臂輸出功率進(jìn)行分配。Ａ相電壓跌落５０％情況下的實(shí)驗波形如附錄Ｂ圖Ｂ５所示，其中三相環(huán)流參考值均由附錄Ａ圖Ａ４所示ＳＯＣ均衡控制策略獲得。為了維持三相電池組輸出功率平衡，Ａ相通過直流環(huán)流向Ｂ相和Ｃ相傳輸能量。圖５為放電情況下三相１２個電池組的ＳＯＣ均衡曲線。即使在初始ＳＯＣ相差較大的情況下，本文提出的ＳＯＣ均衡控制策略仍然能夠有效實(shí)現(xiàn)ＳＯＣ均衡，與圖４所示的仿真結(jié)果保持一致。圖５ＳＯＣ均衡曲線Ｆｉｇ．５ＢａｌａｎｃｉｎｇｐｒｏｆｉｌｅｓｏｆＳＯＣ４結(jié)語針對電池儲能型ＭＭＣ系統(tǒng)，本文設(shè)計了一種電網(wǎng)電壓對稱和不對稱運(yùn)行工況下通用的控制策略。該控制策略包括并網(wǎng)功率控制、子模塊間ＳＯＣ均衡控制、環(huán)流控制和并網(wǎng)電流直流分量抑制。在電網(wǎng)電壓不對稱情況下，仍需要保持并網(wǎng)電流對稱運(yùn)行，同時維持電池組ＳＯＣ均衡。但是，在電網(wǎng)不對稱情況下，三相并網(wǎng)功率的不一致會加劇相間電池組的ＳＯＣ差異。為了解決上述問題，本文通過控制環(huán)流直流分量實(shí)現(xiàn)了相間電池組輸出功率的重新分配，在此基礎(chǔ)上添加了橋臂間ＳＯＣ均衡和橋臂內(nèi)ＳＯＣ均衡策略，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了電池組間的ＳＯＣ均衡。最后，分別在ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ平臺和實(shí)驗室平臺下搭建了ＭＭＣ－ＢＥＳＳ系統(tǒng)，驗證了本文提出的ＳＯＣ均衡控制方法在不對稱電網(wǎng)電壓條件下的控１４８２０１７，４１（９）·研制與開發(fā)·

【參考文獻(xiàn)】：
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