蓄电池储能高功率因数双向变流器研究

发布时间：2017-10-29 04:10

  本文关键词：蓄电池储能高功率因数双向变流器研究

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【摘要】：蓄电池储能双向变流器作为蓄电池储能技术的关键技术,其性能的优良直接关系着电池充电性能、电池的寿命、电能损失率和变流器接入电网的电力质量、电网稳定性等。本文根据蓄电池充放电的特性设计了蓄电池智能充放电曲线,充电采用恒流充电、恒压充电和恒压浮充,放电采用的是恒流放电。依据充放电曲线设计前级三相PWM整流器和后级双向DC/DC变换器级联的系统控制结构,前级三相PWM变流器采用双闭环的控制策略,实现整流和网侧的单位功率因数。后级双向DC/DC变换器采用闭环负反馈控制,实现输出电压或电流的恒定。重点研究了双向DC/DC变换器控制策略、输出滤波器的设计和级联系统的交互作用。首先对双向DC/DC变换器主电路进行简化等效并建立数学建模,为提高双向DC/DC变换器抑制输入电压扰动的能力,研究分析了基于二重积分的间接滑模控制。研究结果表明：基于二重积分的间接滑模控制改变了系统的型别,提高了系统的稳态性能；且系统不存在谐振峰,提高了系统的闭环带宽,改善了系统动态性能,同时增强了对输入电压扰动的抑制能力。其次对双向DC/DC变换器的输出滤波器进行改进,将原有的LC滤波器设计成LCL滤波器,给出直流变换器用的LCL滤波器参数设计步骤。研究结果表明：蓄电池储能双向变流器输出端采用LCL滤波器可以为输出电流中的开关纹波分量提供低阻抗通路,减小输出电流中的开关纹波。最后采用二端口特性参数的方法建立三相PWM整流器和双向DC/DC变换器的数学模型,通过建立的阻抗模型等效电路分析了二者之间的相互影响,给出了系统稳定性判断方法。研究表明：级联系统发生并联谐振时,后级双向DC/DC变换器的存在会增加直流母线电压的开关纹波。
【关键词】：蓄电池储能双向变流器 滑模控制 LCL滤波器 系统稳定性分析
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM46;TM912
【目录】：

• 致谢7-8
• 中文摘要8-9
• Abstract9-16
• 1 绪论16-20
• 1.1 课题研究背景及意义16
• 1.2 国内外研究现状16-18
• 1.2.1 蓄电池储能系统的运用现状分析16-17
• 1.2.2 蓄电池储能双向变流器的研究现状分析17-18
• 1.3 本文研究内容18-20
• 2 蓄电池储能高功率因数双向变流器系统概述20-33
• 2.1 双向变流器系统结构20-22
• 2.1.1 蓄电池充放电模式设计20-22
• 2.1.2 双向变流器系统结构设计22
• 2.2 三相PWM整流器概述22-25
• 2.3 双向DC/DC变换器概述25-30
• 2.3.1 工作原理分析26-28
• 2.3.2 控制策略概述28-30
• 2.4 实验验证30-33
• 3 双向DC/DC变换器的间接滑模控制33-56
• 3.1 双向DC/DC变换器主电路等效简化33-35
• 3.2 双向DC/DC变换器系统建模35-43
• 3.2.1 恒压控制时的数学模型36-40
• 3.2.2 恒流控制时的数学模型40-43
• 3.3 双向DC/DC变换器的间接滑模控制43-49
• 3.3.1 恒压控制时的间接滑模控制44-47
• 3.3.2 恒流控制时的间接滑模控制47-49
• 3.4 仿真验证49-54
• 3.5 实验验证54-56
• 4 LCL滤波器设计56-67
• 4.1 LCL滤波器概述56-59
• 4.2 LCL滤波器参数设计59-62
• 4.3 仿真验证62-65
• 4.4 实验验证65-67
• 5 蓄电池储能变流系统级联67-83
• 5.1 基于阻抗模型的互联系统交互作用分析67-71
• 5.1.1 阻抗模型67-69
• 5.1.2 系统稳定性分析69-70
• 5.1.3 系统谐波特性分析70-71
• 5.2 蓄电池储能变流器系统交互作用分析71-78
• 5.2.1 PWM整流器输出侧等效模型71-74
• 5.2.2 双向DC/DC输入侧等效模型74-77
• 5.2.3 储能变流器系统交互作用分析77-78
• 5.3 仿真验证78-83
• 6 全文总结和工作展望83-85
• 6.1 全文总结83-84
• 6.2 下一步要做的工作84-85
• 参考文献85-88
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况88

【参考文献】

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本文编号：1111334