应用于电池储能系统中的双向DC/DC变换器研究
发布时间：2021-07-19 12:04
作为微电网储能系统的能量来源,一般会使用多节电芯串联成高压储能电池系统来满足储能系统中的电压和功率要求。但是多个电池模组串联使用,SOC、均衡以及保护等控制策略复杂,计算误差大,失效率高,任意一个电池模组失效将导致整个储能电池系统的失效。双向DC/DC变换器作为微电网储能系统中的核心装置,对成本、功率密度和效率要求越来越高,设计一款成本低、功率密度和效率高,符合储能系统使用要求的双向DC/DC变换器,成为各储能系统企业重点研究方向。本文的主要任务是通过分析现有高压储能电池系统的不足,结合双向DC/DC变换器的升降压特性,提出了改进型的储能电池方案,同时通过对双向DC/DC变换器的理论分析、仿真验证以及参数设计,从而研制出适用于储能系统的双向DC/DC变换器,并在实际储能系统中得到应用。本文分析微电网直流储能系统的结构、工作方式以及梯次利用锂离子电池的特性,并对储能电池以及双向DC/DC变换器方案进行了设计。建立Buck/Boost变换器以及全桥LLC谐振式变换器的等效电路模型,对其工作原理及各工作模态下的主要波形进行分析,并对LLC谐振式变换器的基本特性进行研究。运用MATLAB/si...
【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】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
容量分布图
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文20在测量锂离子电池的直流内阻时，采用以下的方法：(1)在(20±5)℃环境温度下，测出电池的标准容量；(2)以1C的电流对电池充电至3.6V，再用3.6V电压进行恒压充电至电流降至0.1C，静置0.5h；(3)以1C的电流对电池放电至指定的荷电状态；(4)在(20±5)℃环境温度下将电池储存至少4h；(5)使用指定的电流对电池进行充电或放电；(6)使用数据采集仪器记录过程中的电压变化；(7)通过电压的变化与相应的充、放电电流的比值计算其等效电阻。根据以上的实验方法对实验用的锂离子电池单体进行实验，实验结果如图2-5所示。图2-5内阻分布图锂离子电池在充分静置之后测得的开路电压(OCV)作为锂离子电池的基础特性之一，它表征了锂离子电池当前的荷电量(SOC)的大小，两者之间存在一定的对应关系。通过实验测定OCV-SOC曲线，可为梯次电池的应用提供一个重要参考。在测量锂离子电池的OCV-SOC曲线时，采用以下的方法：(1)在(20±5)℃环境温度下，以标准的充电方式将电池充满电；(2)将电池放置在25℃的温箱中静置2h；(3)以0.5C的放电电流对电池放电至截至电压2.7V，放电SOC步进为1%，每放电1%，静置2h。记录放电数据，绘制25℃时的放电OCV-SOC曲线，放电完成后继续在恒温箱中静置2h；
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文21(4)以0.5C的充电电流对电池充电至截至电压3.4V，充电SOC步进为1%，每充电1%，静置2h。记录充电数据，绘制25℃时的充电OCV-SOC曲线。根据以上的实验方法对实验用的锂离子电池单体进行实验得出放电OCV-SOC曲线如图2-6所示。图2-6OCV-SOC放电曲线图同理根据以上的实验方法对实验用的锂离子电池单体进行实验得出充电OCV-SOC曲线如图2-7所示。图2-7OCV-SOC充电曲线图总之，在针对锂离子电池进行梯次利用时，应该充分考虑到不同电池的老化程度，并根据其老化程度进行分类，这样才能更好的发挥其最大利用价值，因此了解梯次利用的锂离子电池的基本特性并对其进行特性分析显得很有必要。
【参考文献】：
期刊论文
[1]电动汽车用双向DC/DC变换器设计[J]. 顾杰. 上海电机学院学报. 2018(04)
[2]动力电池梯次利用于通信基站储能供电系统[J]. 许乃强,田智会. 通信电源技术. 2017(05)
[3]锂离子电池的发展现状及展望[J]. 王鹏博,郑俊超. 自然杂志. 2017(04)
[4]三电平DC/DC电源转换技术研究[J]. 李瑞生,徐军,翟登辉,郭宝甫. 电力系统保护与控制. 2017(11)
[5]双向全桥隔离DC/DC变换器最小峰值电流及其虚拟功率控制方法[J]. 宋文胜,侯聂,武明义,冯晓云. 中国电机工程学报. 2016(18)
[6]面向微电网的高增益比储能双向直流变换器[J]. 陈立群,吕沁,何铭协,厉梦溪,高杨,庞古才,吴红飞. 电源学报. 2016(02)
[7]MOSFET输出电容对CLLLC谐振变换器特性影响分析[J]. 陈启超,纪延超,王建赜,潘延林,马冲. 电工技术学报. 2015(17)
[8]动力电池回收及梯次利用研究现状[J]. 朱广燕,刘三兵,海滨,陈效华. 电源技术. 2015(07)
[9]梯次利用锂离子电池欧姆内阻测试方法研究[J]. 徐晶,张彩萍,汪国秀,渠砚青,王亮. 电源技术. 2015(02)
[10]基于超级电容储能系统的双向三重DC/DC变流器控制策略研究[J]. 陈明轩,任永峰,布赫,徐少华. 电气应用. 2014(24)
硕士论文
[1]基于碳化硅器件的CLLC谐振变换器[D]. 温先佳.华南理工大学 2017
[2]计及梯次利用电池的储能优化规划[D]. 张婳.华北电力大学(北京) 2017
[3]LLC谐振式双向全桥DC/DC变换器的研究[D]. 田凯哲.燕山大学 2016
[4]双有源全桥双向DC-DC变换器典型拓扑研究[D]. 周路遥.北京交通大学 2016
[5]双向全桥LLC谐振变换器的研究[D]. 郭仿伟.哈尔滨工业大学 2016
[6]三相交错并联BUCK-BOOST双向DC/DC变换器的研究[D]. 黄林森.湖南工业大学 2015
[7]微电网储能双向DC-DC变换器研究与设计[D]. 刘真.武汉理工大学 2014
[8]电动汽车双向DC/DC变换器的研究[D]. 郭熠.天津大学 2004
本文编号：3290666
【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】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
容量分布图
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文20在测量锂离子电池的直流内阻时，采用以下的方法：(1)在(20±5)℃环境温度下，测出电池的标准容量；(2)以1C的电流对电池充电至3.6V，再用3.6V电压进行恒压充电至电流降至0.1C，静置0.5h；(3)以1C的电流对电池放电至指定的荷电状态；(4)在(20±5)℃环境温度下将电池储存至少4h；(5)使用指定的电流对电池进行充电或放电；(6)使用数据采集仪器记录过程中的电压变化；(7)通过电压的变化与相应的充、放电电流的比值计算其等效电阻。根据以上的实验方法对实验用的锂离子电池单体进行实验，实验结果如图2-5所示。图2-5内阻分布图锂离子电池在充分静置之后测得的开路电压(OCV)作为锂离子电池的基础特性之一，它表征了锂离子电池当前的荷电量(SOC)的大小，两者之间存在一定的对应关系。通过实验测定OCV-SOC曲线，可为梯次电池的应用提供一个重要参考。在测量锂离子电池的OCV-SOC曲线时，采用以下的方法：(1)在(20±5)℃环境温度下，以标准的充电方式将电池充满电；(2)将电池放置在25℃的温箱中静置2h；(3)以0.5C的放电电流对电池放电至截至电压2.7V，放电SOC步进为1%，每放电1%，静置2h。记录放电数据，绘制25℃时的放电OCV-SOC曲线，放电完成后继续在恒温箱中静置2h；
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文21(4)以0.5C的充电电流对电池充电至截至电压3.4V，充电SOC步进为1%，每充电1%，静置2h。记录充电数据，绘制25℃时的充电OCV-SOC曲线。根据以上的实验方法对实验用的锂离子电池单体进行实验得出放电OCV-SOC曲线如图2-6所示。图2-6OCV-SOC放电曲线图同理根据以上的实验方法对实验用的锂离子电池单体进行实验得出充电OCV-SOC曲线如图2-7所示。图2-7OCV-SOC充电曲线图总之，在针对锂离子电池进行梯次利用时，应该充分考虑到不同电池的老化程度，并根据其老化程度进行分类，这样才能更好的发挥其最大利用价值，因此了解梯次利用的锂离子电池的基本特性并对其进行特性分析显得很有必要。
【参考文献】：
期刊论文
[1]电动汽车用双向DC/DC变换器设计[J]. 顾杰. 上海电机学院学报. 2018(04)
[2]动力电池梯次利用于通信基站储能供电系统[J]. 许乃强,田智会. 通信电源技术. 2017(05)
[3]锂离子电池的发展现状及展望[J]. 王鹏博,郑俊超. 自然杂志. 2017(04)
[4]三电平DC/DC电源转换技术研究[J]. 李瑞生,徐军,翟登辉,郭宝甫. 电力系统保护与控制. 2017(11)
[5]双向全桥隔离DC/DC变换器最小峰值电流及其虚拟功率控制方法[J]. 宋文胜,侯聂,武明义,冯晓云. 中国电机工程学报. 2016(18)
[6]面向微电网的高增益比储能双向直流变换器[J]. 陈立群,吕沁,何铭协,厉梦溪,高杨,庞古才,吴红飞. 电源学报. 2016(02)
[7]MOSFET输出电容对CLLLC谐振变换器特性影响分析[J]. 陈启超,纪延超,王建赜,潘延林,马冲. 电工技术学报. 2015(17)
[8]动力电池回收及梯次利用研究现状[J]. 朱广燕,刘三兵,海滨,陈效华. 电源技术. 2015(07)
[9]梯次利用锂离子电池欧姆内阻测试方法研究[J]. 徐晶,张彩萍,汪国秀,渠砚青,王亮. 电源技术. 2015(02)
[10]基于超级电容储能系统的双向三重DC/DC变流器控制策略研究[J]. 陈明轩,任永峰,布赫,徐少华. 电气应用. 2014(24)
硕士论文
[1]基于碳化硅器件的CLLC谐振变换器[D]. 温先佳.华南理工大学 2017
[2]计及梯次利用电池的储能优化规划[D]. 张婳.华北电力大学(北京) 2017
[3]LLC谐振式双向全桥DC/DC变换器的研究[D]. 田凯哲.燕山大学 2016
[4]双有源全桥双向DC-DC变换器典型拓扑研究[D]. 周路遥.北京交通大学 2016
[5]双向全桥LLC谐振变换器的研究[D]. 郭仿伟.哈尔滨工业大学 2016
[6]三相交错并联BUCK-BOOST双向DC/DC变换器的研究[D]. 黄林森.湖南工业大学 2015
[7]微电网储能双向DC-DC变换器研究与设计[D]. 刘真.武汉理工大学 2014
[8]电动汽车双向DC/DC变换器的研究[D]. 郭熠.天津大学 2004
本文编号：3290666
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/3290666.html
