本文關(guān)鍵詞：級聯(lián)H橋儲能變換器及其控制技術(shù)研究

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【摘要】：儲能系統(tǒng)既可作為發(fā)電單元又可作為負(fù)荷單元的獨(dú)特雙向調(diào)節(jié)作用,使其可以有效提高電網(wǎng)接納可再生能源并網(wǎng)發(fā)電的能力。隨著大規(guī)�？稍偕茉床⒕W(wǎng)滲透率與日俱增,儲能作為平滑可再生能源出力波動(dòng)的有效方法,其接入電網(wǎng)的容量與電壓等級也越來越高。級聯(lián)H橋多電平變換器用作儲能系統(tǒng)的功率并網(wǎng)裝置,具有優(yōu)點(diǎn)：可以通過低壓器件形成高壓輸出；電池儲能單元采用分布式配置,易于其能量管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)；基于H橋的模塊化結(jié)構(gòu)便于儲能系統(tǒng)擴(kuò)容。因此級聯(lián)H橋儲能變換器在高壓大容量儲能系統(tǒng)領(lǐng)域有著較大發(fā)展?jié)摿Α１疚牟捎眉壜?lián)H橋多電平變換器作為儲能系統(tǒng)功率調(diào)節(jié)裝置,研究了以下問題：(1)電池或超級電容儲能單元具有短時(shí)大功率放電能力,在儲能系統(tǒng)配合可再生能源并網(wǎng)發(fā)電時(shí)如果要利用這種能力,儲能PCS功率等級需要設(shè)計(jì)為儲能單元額定功率的數(shù)倍；當(dāng)儲能系統(tǒng)工作在額定功率以下,PCS將存在較大剩余容量導(dǎo)致利用率不高。這一問題目前很少被關(guān)注。為解決此問題,本文研究了儲能系統(tǒng)平滑可再生能源輸出功率波動(dòng)與有源濾波的復(fù)合控制策略,在儲能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)平滑波動(dòng)功能的基礎(chǔ)上,利用其PCS的剩余功率容量實(shí)現(xiàn)有源濾波功能。(2)級聯(lián)H橋儲能變換器的分布式儲能單元結(jié)構(gòu)容易導(dǎo)致直流側(cè)儲能單元電壓或容量不均衡�；诮⒓壜�(lián)H橋儲能變換器的功率模型,從能量角度考慮了相間直流鏈電壓均衡問題,研究了相間直流鏈電壓偏差、各相注入均衡功率與均衡時(shí)間的相互關(guān)系；在此基礎(chǔ)上提出了最大零序電壓注入法與最大負(fù)序電流注入法的相間直流鏈電壓快速均衡控制策略,并推導(dǎo)了最大零序電壓與最大負(fù)序電流的求解方式。(3)級聯(lián)H橋儲能變換器H橋直流鏈電流含有大量紋波電流,紋波電流會對儲能單元性能產(chǎn)生不利影響�；诶碚撏茖�(dǎo)與仿真分析表明直流鏈電流中含有直流分量、低頻電流分量、高頻電流分量；通過H橋紋波電流電路模型研究了三種無源濾波電路抑制直流鏈紋波電流的傳輸特性；在此基礎(chǔ)上,本文提出了基于buck/boost型DC-APF的級聯(lián)H橋儲能PCS電路拓?fù)渑c基于耦合變壓器CTDC-APF的級聯(lián)H橋儲能PCS電路拓?fù)?并研究了利用有源濾波器濾除H橋直流鏈紋波電流分量的控制策略。(4)級聯(lián)H橋多電平變換器通常被用作儲能逆變器,研究發(fā)現(xiàn)其具有用作直流儲能變換器的可行性。本文提出了級聯(lián)H橋結(jié)構(gòu)的交直流儲能變換器電路拓?fù)�；并詳�?xì)研究了級聯(lián)H橋變換器作為直流DC/DC變換器的工作原理與關(guān)鍵控制策略。(5)研制了5電平級聯(lián)H橋PCS試驗(yàn)樣機(jī),介紹了樣機(jī)主電路與控制電路的硬件結(jié)構(gòu)和控制軟件架構(gòu),實(shí)驗(yàn)初步驗(yàn)證了部分控制策略的效果。在此基礎(chǔ)上,搭建了配合光伏發(fā)電的混合儲能實(shí)驗(yàn)平臺,實(shí)驗(yàn)研究了儲能系統(tǒng)平滑光伏輸出功率波動(dòng)的效果。
【關(guān)鍵詞】：儲能系統(tǒng) 級聯(lián)H橋變換器 復(fù)合控制 直流鏈電壓均衡 直流鏈紋波電流 有源濾波電路 級聯(lián)H橋直流變換器
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM46;TK02
【目錄】：

• 致謝9-10
• 摘要10-12
• ABSTRACT12-22
• 第一章 緒論22-39
• 1.1 儲能技術(shù)研究背景22-23
• 1.2 儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的功能23-25
• 1.3 儲能技術(shù)發(fā)展概況25-27
• 1.4 大容量電池儲能系統(tǒng)的PCS拓?fù)?/span>27-36
• 1.4.1 現(xiàn)有大容量電池儲能系統(tǒng)27-30
• 1.4.2 大容量電池儲能系統(tǒng)PCS拓?fù)溲芯?/span>30-36
• 1.5 本文研究目標(biāo)與工作36-39
• 1.5.1 研究目標(biāo)36-37
• 1.5.2 主要工作37-39
• 第二章 級聯(lián)H橋儲能變換器建模及控制39-55
• 2.1 引言39
• 2.2 級聯(lián)H橋儲能功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)39-40
• 2.3 級聯(lián)H橋儲能變換器的建模40-44
• 2.3.1 abc坐標(biāo)系下的開關(guān)周期平均模型40-43
• 2.3.2 dq坐標(biāo)系下的開關(guān)周期平均模型43-44
• 2.4 級聯(lián)H橋儲能變換器的功率控制44-45
• 2.5 級聯(lián)H橋儲能變換器的PWM調(diào)制方式45-47
• 2.6 級聯(lián)H橋儲能變換器的復(fù)合控制策略47-54
• 2.6.1 平滑波動(dòng)與有源濾波的復(fù)合控制結(jié)構(gòu)48-49
• 2.6.2 復(fù)合控制電流指令合成49-50
• 2.6.3 仿真研究50-54
• 2.7 結(jié)語54-55
• 第三章 級聯(lián)H橋儲能PCS相間直流鏈電壓快速均衡55-78
• 3.1 引言55
• 3.2 級聯(lián)H橋儲能PCS直流鏈電壓均衡策略55-56
• 3.3 級聯(lián)H橋儲能變換器的功率模型分析56-60
• 3.3.1 級聯(lián)H橋儲能變換器的功率模型表達(dá)式56-58
• 3.3.2 零序電壓注入分析58-59
• 3.3.3 負(fù)序電壓注入分析59-60
• 3.4 級聯(lián)H橋儲能PCS相間直流鏈電壓快速均衡60-77
• 3.4.1 最大零序電壓注入法的相間直流鏈電壓均衡控制60-70
• 3.4.2 最大負(fù)序電流注入法的相間直流鏈電壓均衡控制70-77
• 3.5 結(jié)語77-78
• 第四章 級聯(lián)H橋儲能PCS直流鏈紋波電流的抑制策略78-105
• 4.1 引言78
• 4.2 級聯(lián)H橋儲能PCS直流鏈紋波電流的抑制策略78-79
• 4.3 直流鏈紋波電流分析79-84
• 4.3.1 基于功率守恒分析直流鏈低頻紋波電流80
• 4.3.2 基于開關(guān)函數(shù)求解直流鏈紋波電流80-83
• 4.3.3 基于仿真驗(yàn)證直流鏈紋波電流83-84
• 4.4 直流鏈紋波電流的無源濾波抑制策略84-90
• 4.4.1 電容濾波抑制直流鏈紋波電流84-87
• 4.4.2 LC濾波電路抑制直流鏈紋波電流87-88
• 4.4.3 串聯(lián)LC諧振電路抑制直流鏈紋波電流88-90
• 4.5 有源濾波電路抑制直流鏈紋波電流控制策略90-104
• 4.5.1 基于buck/boost DC-APF的級聯(lián)H橋PCS電路90-93
• 4.5.2 buck/boost DC-APF抑制紋波電流的控制策略93-94
• 4.5.3 buck/boost型DC-APF抑制紋波電流仿真研究94-98
• 4.5.4 基于CTDC-APF的級聯(lián)H橋PCS電路98-99
• 4.5.5 CTDC-APF抑制紋波電流的控制策略99-100
• 4.5.6 CTDC-APF抑制紋波電流仿真研究100-104
• 4.6 結(jié)語104-105
• 第五章 級聯(lián)H橋結(jié)構(gòu)的交直流儲能變換器105-130
• 5.1 引言105
• 5.2 級聯(lián)H橋結(jié)構(gòu)的交直流儲能變換器電路拓?fù)?/span>105-110
• 5.2.1 交直流儲能變換器問題的提出105-108
• 5.2.2 級聯(lián)H結(jié)構(gòu)的交直流儲能變換器電路拓?fù)?/span>108-110
• 5.3 級聯(lián)H結(jié)構(gòu)的交直流儲能變換器工作原理110-125
• 5.3.1 級聯(lián)H結(jié)構(gòu)直流儲能變換器工作原理110-114
• 5.3.2 級聯(lián)H橋直流儲能變換器的控制策略114-125
• 5.4 級聯(lián)H橋交直流儲能系統(tǒng)應(yīng)用于微網(wǎng)仿真研究125-129
• 5.5 結(jié)語129-130
• 第六章 實(shí)驗(yàn)研究130-151
• 6.1 引言130
• 6.2 級聯(lián)H橋儲能PCS樣機(jī)研制130-143
• 6.2.1 硬件電路結(jié)構(gòu)130-132
• 6.2.2 軟件結(jié)構(gòu)132
• 6.2.3 實(shí)驗(yàn)研究132-143
• 6.3 混合儲能實(shí)驗(yàn)平臺搭建143-150
• 6.3.1 混合儲能實(shí)驗(yàn)平臺簡介143-146
• 6.3.2 系統(tǒng)監(jiān)控軟件146-147
• 6.3.3 儲能系統(tǒng)配合光伏單元并網(wǎng)協(xié)調(diào)運(yùn)行147-150
• 6.4 結(jié)語150-151
• 第7章 總結(jié)與展望151-154
• 7.1 研究工作總結(jié)151-152
• 7.2 今后工作展望152-154
• 參考文獻(xiàn)154-165
• 攻讀博士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動(dòng)及成果情況165-166

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1 薛辰;;儲能,還在黎明前徘徊[J];風(fēng)能;2012年04期

2 ;歐盟加速研發(fā)高性能鋰離子儲能技術(shù)預(yù)標(biāo)準(zhǔn)化[J];儲能科學(xué)與技術(shù);2013年05期

3 ;2014年第四屆北京國際儲能大會將于5月在京舉行[J];儲能科學(xué)與技術(shù);2014年01期

4 ;《儲能科學(xué)與技術(shù)》2014年征訂啟事[J];電源學(xué)報(bào);2013年06期

5 俞振華;;大容量儲能技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J];中國電力企業(yè)管理;2009年19期

6 張海梁;孫婉勝;;儲能電站在智能配網(wǎng)中的應(yīng)用探討[J];中國電力教育;2011年24期

7 胡丹;;淺談先進(jìn)儲能技術(shù)及其發(fā)展前景[J];企業(yè)技術(shù)開發(fā);2012年Z2期

8 陳玉和;;儲能技術(shù)發(fā)展概況研究[J];能源研究與信息;2012年03期

9 王秀琴;;儲能電站的大容量儲能方式分析[J];產(chǎn)業(yè)與科技論壇;2012年16期

10 李釔里;;淺談風(fēng)輪儲能技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電中的應(yīng)用[J];科技與企業(yè);2013年06期

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1 程時(shí)杰;;儲能技術(shù)——一種在未來電氣工程學(xué)科中可以發(fā)揮重要作用的技術(shù)[A];湖北省電工技術(shù)學(xué)會、武漢電工技術(shù)學(xué)會2008年學(xué)術(shù)年會暨理事會換屆大會論文集[C];2008年

2 ;2013年儲能技術(shù)研發(fā)動(dòng)態(tài)[A];中國農(nóng)機(jī)工業(yè)協(xié)會風(fēng)能設(shè)備分會《中小型風(fēng)能設(shè)備與應(yīng)用》（2014年第3期）[C];2014年

3 王文亮;秦明;劉衛(wèi);;大規(guī)模儲能技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電中的應(yīng)用研究[A];經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變與自主創(chuàng)新——第十二屆中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會年會（第二卷）[C];2010年

4 張建興;;大規(guī)模電池儲能技術(shù)的發(fā)展機(jī)遇與挑戰(zhàn)[A];第二屆全國電能質(zhì)量學(xué)術(shù)會議暨電能質(zhì)量行業(yè)發(fā)展論壇論文集[C];2011年

5 王保國;;堅(jiān)持四項(xiàng)基本原則推動(dòng)儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展[A];第一屆全國儲能科學(xué)與技術(shù)大會摘要集[C];2014年

6 鄂寶民;黃旭;龐立軍;陳昀;支偉;;先進(jìn)儲能技術(shù)在環(huán)渤海風(fēng)電發(fā)展中的應(yīng)用前景分析[A];第十三屆中國科協(xié)年會第15分會場-大規(guī)模儲能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用研討會論文集[C];2011年

7 陸志剛;劉怡;雷金勇;陳滿;陳磊;李達(dá);;電池儲能在電力系統(tǒng)應(yīng)用和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析[A];第十三屆中國科協(xié)年會第15分會場-大規(guī)模儲能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用研討會論文集[C];2011年

8 ;關(guān)于組織編撰《中國儲能年鑒》的通知[A];儲能的價(jià)值與使命——2011首屆中國儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展國際峰會論文集[C];2011年

9 來小康;;儲能技術(shù)的近期研究工作[A];第30屆全國化學(xué)與物理電源學(xué)術(shù)年會論文集[C];2013年

10 張祖平;劉思革;梁惠施;;電力儲能在不同電壓等級配電網(wǎng)中的應(yīng)用[A];第十三屆中國科協(xié)年會第15分會場-大規(guī)模儲能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用研討會論文集[C];2011年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 早報(bào)記者 陳靜思;“儲能產(chǎn)業(yè)應(yīng)納入新能源規(guī)劃”[N];東方早報(bào);2009年

2 本報(bào)記者 房田甜　實(shí)習(xí)記者 董樂;全國工商聯(lián)新能源商會儲能專業(yè)委員會秘書長林朔：“不能評斷哪種儲能技術(shù)前景最好”[N];21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道;2011年

3 本報(bào)記者 梁宵;資本加單儲能待補(bǔ)貼[N];中國經(jīng)營報(bào);2010年

4 本報(bào)記者 段逸倩;儲能下一步：商業(yè)化[N];中國電力報(bào);2011年

5 本報(bào)記者 王榮;我國儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨四大制約[N];中國證券報(bào);2012年

6 記者 陳其玨;儲能產(chǎn)業(yè)6000億市場有待撬動(dòng)[N];上海證券報(bào);2012年

7 MEB記者 張?zhí)m;2012儲能國際峰會探討儲能商業(yè)模式[N];機(jī)電商報(bào);2012年

8 本報(bào)記者 吳松;儲能產(chǎn)業(yè)起步 商業(yè)模式有待突破[N];中國經(jīng)濟(jì)導(dǎo)報(bào);2012年

9 主持 中國電力報(bào)社《電氣周刊》編輯部主任兼主編 路曉冰;我國儲能產(chǎn)業(yè)大規(guī)模應(yīng)用為時(shí)尚早[N];中國電力報(bào);2012年

10 王明沖 紅煒 李偉;“系統(tǒng)”理念成就儲能明星[N];中國能源報(bào);2012年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王姝;儲能技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)時(shí)的協(xié)調(diào)控制研究[D];華中科技大學(xué);2015年

2 張熙;大規(guī)模儲能與風(fēng)力發(fā)電協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)行研究[D];山東大學(xué);2016年

3 陳中;級聯(lián)H橋儲能變換器及其控制技術(shù)研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2015年

4 劉勝永;基于風(fēng)/光發(fā)電系統(tǒng)的儲能系統(tǒng)建模與控制[D];合肥工業(yè)大學(xué);2016年

5 閆曉磊;儲能飛輪優(yōu)化設(shè)計(jì)理論與方法研究[D];湖南大學(xué);2012年

6 武震;分布式儲能系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];天津大學(xué);2014年

7 于雅莉;儲能飛輪動(dòng)發(fā)一體機(jī)電磁關(guān)鍵問題及溫度場的研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

8 張野;微網(wǎng)中電池儲能系統(tǒng)控制策略的研究[D];天津大學(xué);2014年

9 方家琨;超導(dǎo)磁儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制中的應(yīng)用研究[D];華中科技大學(xué);2012年

10 施琳;含新能源的獨(dú)立電網(wǎng)儲能容量配置和運(yùn)行策略研究[D];華中科技大學(xué);2014年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王尚;實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場自律的調(diào)控與配置策略研究[D];山東大學(xué);2015年

2 楊永旭;計(jì)及儲能的風(fēng)電場可靠性評估[D];山東大學(xué);2015年

3 黃騰;集中充電站電池儲能系統(tǒng)并網(wǎng)影響研究[D];華北電力大學(xué);2015年

4 吳小剛;配網(wǎng)儲能系統(tǒng)的規(guī)劃方法研究[D];華北電力大學(xué);2015年

5 劉大川;基于脆弱性理論的主動(dòng)配電網(wǎng)儲能規(guī)劃方法研究[D];華北電力大學(xué);2015年

6 胡鵬;儲能電站監(jiān)測控制軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2014年

7 田吉鵬;基于混合儲能的雙饋風(fēng)機(jī)運(yùn)行控制研究[D];大連理工大學(xué);2015年

8 胡志遠(yuǎn);基于儲能的風(fēng)電功率平抑技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2015年

9 林阿依;屋頂光伏與儲能一體化發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[D];華北電力大學(xué);2015年

10 張峰;高壓級聯(lián)儲能功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)控制策略研究[D];上海交通大學(xué);2013年

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本文編號：791665