箱式全钒液流电池组协调控制技术及应用研究

发布时间：2017-12-08 14:34

  本文关键词：箱式全钒液流电池组协调控制技术及应用研究

  更多相关文章： 大容量储能系统 全钒液流电池 协调控制 飞度电容法 双向直流变换器 Matlab/simulink

【摘要】：大容量储能系统利用储能电池作为备用容量,可以实现电网谷电峰用、提高电力系统稳定性。全钒液流电池(VRB)作为新型储能电池,具有容量大、自放电率低、响应快、转换效率高等优点,比较适合大规模储能场合,近年来受到人们广泛关注。VRB串并联构成大容量储能系统时,由于电池的不一致性,充放电过程会出现过充、过放现象影响VRB的寿命。为改善电池不一致性,在储能系统中加入均衡电路,实现箱式全钒液流电池组(BL-VRB)的协调控制。大容量储能系统中,双向直流变换器(BDC)实现对VRB充放电控制,然而协调控制在VRB充放电过程中进行,故实现BL-VRB协调控制时不能影响BDC正常工作,研究BL-VRB的协调控制具有工程意义。文中首先介绍了VRB的工作原理、等效模型、充放电方法,并在simulink仿真平台搭建仿真模型,对VRB的充放电特性进行仿真实验,为后文奠定理论基础。其次通过对常用均衡主电路进行分析比较,选择主动均衡中的飞度电容法作为BL-VRB的均衡主电路,并对飞度电容法均衡原理进行分析。由于超级电容价格昂贵,为降低成本,对均衡速度进行分析,得到影响均衡速度的几大因素和超级电容、切换频率的选择规律。在此基础上提出一种变频率协调控制策略实现BL-VRB的协调控制,并在simulink仿真平台搭建单BL-VRB协调控制系统验证其有效性及准确性。最后在单BL-VRB协调控制基础上,采用两级均衡主电路实现多个BL-VRB的协调控制,并在simulink仿真平台搭建多BL-VRB协调控制系统,验证两级均衡的可行性及快速性。实验室前期对BDC有一定的研究,本文在前期研究基础上设计软件实现BDC的双闭环充电控制,通过大量仿真和实验验证了协调控制与BDC充放电控制相互独立,影响很小。采用本文所提出的变频率协调控制策略及两级均衡主电路实现大容量储能系统的协调控制,不仅能降低系统成本,而且还能实现储能系统的最大化利用,其中超级电容与切换频率的选择规律对VRB在大容量储能系统中的应用具有参考价值。
【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】：TM912

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本文编号：1266759