隨著可再生能源的電網(wǎng)滲透率逐漸提高,其功率波動對電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運行的影響也日益突出。電池儲能系統(tǒng)能夠與可再生能源互補,有效的平抑其功率波動,實現(xiàn)可再生能源的友好接入,已經(jīng)成為可再生能源滲透率進一步提高的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的電池儲能系統(tǒng),串聯(lián)電池模塊間的參數(shù)差異會導(dǎo)致“木桶效應(yīng)”,嚴(yán)重制約了系統(tǒng)容量的利用率。模塊化多電平變流器(Modular Multilevel Converter,MMC)不僅具有輸出電能質(zhì)量好、功率開關(guān)電壓應(yīng)力小、電壓等級容易拓展等優(yōu)點,而且具有獨特的模塊化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),可以實現(xiàn)能量的分散存儲和并網(wǎng),在儲能領(lǐng)域有很大的發(fā)展?jié)摿�。電池儲能系統(tǒng)與模塊化多電平結(jié)合構(gòu)成新型儲能裝置——集成儲能電池的MMC實現(xiàn)了電池的分散接入,通過靈活的功率控制策略可以避免“木桶效應(yīng)”,有效的提高了儲能系統(tǒng)的容量利用率和安全穩(wěn)定性,具有良好的應(yīng)用前景。本文針對集成儲能電池的MMC及其關(guān)鍵技術(shù)從如下幾個方面展開研究:首先,介紹了集成儲能電池的MMC的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、工作原理,建立了集成儲能電池的MMC的數(shù)學(xué)模型。分析了各種傳統(tǒng)多電平調(diào)制策略的優(yōu)缺點,篩選出最適合于集成儲能電池的MMC的調(diào)制策略,為控制策略的設(shè)計提供了基礎(chǔ)。其次,分析了集成儲能電池的MMC的環(huán)流機理,推導(dǎo)出環(huán)流與集成儲能電池的MMC內(nèi)部功率流動的關(guān)系,為設(shè)計功率控制策略提供了依據(jù),并且設(shè)計了一種基于準(zhǔn)比例諧振控制的二次環(huán)流抑制策略,降低了系統(tǒng)損耗,通過仿真驗證了該策略的有效性。最后,根據(jù)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型設(shè)計交直流側(cè)功率控制策略,并且以儲能電池之間荷電狀態(tài)(State of Charge,SOC)一致為目標(biāo),采用數(shù)學(xué)推導(dǎo)和仿真結(jié)合的方法詳細(xì)分析了各種主流的電池功率控制策略的優(yōu)缺點,提出一種由直流環(huán)流控制法、正負(fù)序電流注入法和充放電調(diào)節(jié)法構(gòu)成的相間、橋臂間和子模塊間三級電池功率控制策略。在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型對系統(tǒng)控制策略的有效性進行了驗證。
【學(xué)位單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM91
【部分圖文】：

使相關(guān)行業(yè)的規(guī)�；l(fā)展受到制約。直流電源通過功率變換系統(tǒng)（Power conversion system，PCS）將能量變換流形式接入電網(wǎng)。隨著電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展，PCS 的具體拓?fù)涑尸F(xiàn)出多。其中，多電平變流器作為一類新興的 PCS 拓?fù)�，具有獨特的結(jié)構(gòu)特點，成為中高壓大功率領(lǐng)域的研究熱點，同時也為解決直流電源的串聯(lián)失配問題了新思路。.2 多電平變流器研究現(xiàn)狀多電平變流器的思想是，在傳統(tǒng)兩電平拓?fù)涞幕A(chǔ)上增加電力電子開關(guān)和側(cè)電容的數(shù)目，通過控制電力電子開關(guān)的導(dǎo)通與關(guān)斷，可以控制接入電路的電容數(shù)，輸出端可以產(chǎn)生含一個多個電平臺階的電壓波形，每相至少輸出三，因此這類新型的拓?fù)浔环Q為多電平變流器，原理如圖 1-1 所示[10]。

(c) 五電平 POD 調(diào)制示意圖圖 2-12 三種載波層疊調(diào)制策略原理圖理圖可以知道，系統(tǒng)的等效開關(guān)頻率由載波頻率決定，且沖占空比差別較大，部分子模塊處于“投入”或“切除”成能量損耗不均衡。-PWM 技術(shù)策略相似，PS-SPWM 策略也是一種適用于級聯(lián)制策略，通過設(shè)置載波的相位角，可以利用較低開關(guān)頻率率，有效衰減諧波分量[33]。對每個橋臂中含有 N 個子模，每個子模塊均采用開關(guān)頻率較低的 SPWM。相 2N 個子模塊的 MMC，同一橋臂內(nèi)相鄰子模塊載波相臂相應(yīng)子模塊載波之間相位差 θ 不同，輸出電平數(shù)存在

圖 3-4 PR 控制器波特圖制器中的諧振環(huán)節(jié)又稱廣義積分器，可以對諧振頻率的正增益無窮大，而對于這個頻率點之外幾乎沒有衰減，因此交流信號的無靜差跟蹤。但是在實際系統(tǒng)應(yīng)用中，由于元統(tǒng)精度的限制，PR 控制器不易實現(xiàn)；并且 PR 控制器在小，當(dāng)電網(wǎng)頻率產(chǎn)生波動時，將無法有效抑制諧波。因此準(zhǔn) PR 控制器[48]。準(zhǔn) PR 控制器，既可以保持 PR 控制器有效地減小電網(wǎng)頻率波動對控制效果的影響。準(zhǔn) PR 控制( )cP R2 2c 0ωK K2ω ωsG ss s++ +為截止頻率。由于 的影響，控制器在諧振點的增益不再為
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本文編號：2875921