蓄电池储能双向DC/DC变换器研究

发布时间：2021-04-17 02:32

　　双向DC/DC变换器能够使储能系统适应蓄电池的宽电压范围运行并对电池进行充放电管理,是蓄电池储能系统中的重要环节,具有一定理论研究意义和良好的工程应用前景。本文以蓄电池储能双向DC/DC变换器为研究对象,从变换器主电路、数学模型、充放电控制策略和功率分配等方面进行研究。传统Buck/Boost变换器存在电流纹波系数大、滤波元件大等缺点。为了克服以上缺点,本文将三相交错并联双向DC/DC变换器应用到储能系统中,并研究变换器的工作模式,设计主电路参数,分析变换器的工作性能。通过理论和仿真研究分析在电池储能系统中三相交错并联双向DC/DC变换器相比于对传统Buck/Boost变换器的优势。建立三相交错并联双向DC/DC变换器的数学模型,并分析三相桥臂电感电流的耦合关系,证明了三相电流间存在耦合,但其耦合程度较弱,控制方案中无需加入去耦环节。对变换器在充放电状态下的控制策略进行研究,使变换器工作在Boost模式下时在稳定直流母线电压的基础上控制蓄电池组跟踪负荷功率放电,变换器工作在Buck模式下时控制蓄电池组进行恒流恒压两阶段充电。针对大功率等级下多个由蓄电池组和DC/DC变换器组成的储能模块... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 双向DC/DC变换器拓扑研究现状
        1.2.2 双向DC/DC变换器的控制模式研究现状
        1.2.3 蓄电池充电技术研究现状
        1.2.4 多组双向DC/DC变换器的功率分配方法研究现状
    1.3 本文的主要研究内容
第2章 双向DC/DC变换器主电路设计
    2.1 引言
    2.2 三相交错并联双向DC/DC变换器主电路及工作模式分析
        2.2.1 Boost方向的工作模式分析
        2.2.2 Buck方向的工作模式分析
    2.3 三相交错并联双向DC/DC变换器的主要元件参数设计
    2.4 三相交错并联双向DC/DC变换器工作性能分析
    2.5 仿真分析
    2.6 本章小结
第3章 双向DC/DC变换器的建模与控制
    3.1 引言
    3.2 三相交错并联双向DC/DC变换器数学模型的建立
        3.2.1 Boost模式三相交错并联双向DC/DC变换器小信号模型建立
        3.2.2 Buck模式三相交错并联双向DC/DC变换器小信号模型建立
    3.3 变换器的三相桥臂电感电流耦合关系分析
        3.3.1 Boost模式下三相桥臂电感电流耦合关系分析
        3.3.2 Buck模式下三相桥臂电感电流耦合关系分析
    3.4 三相交错并联双向DC/DC变换器的控制策略
        3.4.1 Boost模式下变换器的控制策略
        3.4.2 Buck模式下变换器的控制策略
    3.5 仿真分析
        3.5.1 Boost模式仿真分析
        3.5.2 Buck模式仿真分析
    3.6 本章小结
第4章 改进的多组双向DC/DC变换器的功率分配方法
    4.1 引言
    4.2 基于荷电状态幂次方的放电功率分配控制策略
    4.3 基于荷电状态幂次方的充电功率分配控制策略
    4.4 充放电切换过程的功率分配控制策略
    4.5 仿真分析
        4.5.1 放电功率分配控制策略仿真
        4.5.2 充电功率分配控制策略仿真
        4.5.3 充放电切换过程的功率分配控制策略仿真
    4.6 本章小结
结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于三端口变换器的航天器分布式供电系统[J]. 张君君,吴红飞,葛红娟,曹锋,邢岩.  中国电机工程学报. 2015(24)
[2]考虑电池储能系统荷电状态的有功功率协调控制[J]. 唐芬,姜久春,吴丹,周啸,Josep M.GUERRERO.  电力系统自动化. 2015(22)
[3]级联储能变换器直流链纹波电流的抑制策略[J]. 丁明,陈中,程旭东.  电工技术学报. 2014(02)
[4]平均电流控制的Boost PFC变换器最恶劣传导EMI频谱分析[J]. 季清,阮新波,谢立宏,叶志红.  中国电机工程学报. 2014(06)
[5]平均电流控制型移相全桥DC-DC变换器输出阻抗及控制环路优化设计[J]. 陈轶涵,韦徵,龚春英.  电工技术学报. 2013(04)
[6]储能型风电场系统的钒电池并联运行控制方法[J]. 郭旭东,葛宝明,毕大强,杨歆玉.  电工电能新技术. 2013(02)
[7]锂离子动力电池大电流脉冲充电特性研究[J]. 马进红,王正仕,苏秀蓉.  电源学报. 2013(01)
[8]用于风电功率平抑的混合储能系统及其控制系统设计[J]. 于芃,周玮,孙辉,郭磊,孙福寿,隋永正.  中国电机工程学报. 2011(17)
[9]峰值电流控制二次型Boost变换器[J]. 杨平,许建平,张士宇,王金平.  电工技术学报. 2011(05)
[10]基于互补PWM控制的Buck/Boost双向变换器在超级电容器储能中的应用[J]. 张国驹,唐西胜,周龙,齐智平.  中国电机工程学报. 2011(06)

博士论文
[1]大功率双向DC-DC变换器拓扑结构及其分析理论研究[D]. 许海平.中国科学院研究生院（电工研究所） 2005

硕士论文
[1]无线传感器网络太阳能电源管理电路设计[D]. 王大美.吉林大学 2014
[2]UPS系统中蓄电池充电的研究[D]. 邓春花.华中科技大学 2008
[3]潜艇蓄电池分级恒流充电控制系统的研究[D]. 黄晓辉.华中科技大学 2007



本文编号：3142643