基于级联型电力电子变压器的梯次电池储能系统研究

发布时间：2023-03-13 20:07

　　近年来,可再生能源在电力系统中的比重逐渐增加,但是其输出功率具有波动性和间歇性的特点,限制了可再生能源发电大规模接入电网的能力。可再生能源微电网通过配套电池储能系统,可以有效提高电网的稳定性,提升电网接纳可再生能源的能力。大容量变换器和储能电池的成本因素限制了电池储能系统推广应用,而退役锂电池和链式拓扑结构为解决成本问题提供了新的解决思路。本文首先分析了储能系统的拓扑结构和控制策略的研究现状,设计了一种具备独立直流输出端的级联型电力电子变压器(Power Electronic Transformer,PET)的拓扑结构。分析了PET中级联H桥拓扑的工作原理,基于数学模型采用单相dq矢量分析实现功率解耦,并设计了电流闭环控制器。分析了PET中电流型双向隔离DC-DC变换器的工作原理、传输特性和最优调制策略,建立了各模态小信号模型,基于模式Ⅰ设计了稳压控制器。储能系统结合控制目标和拓扑结构设计了能量层、功率层和SOC层的三层控制架构。能量层响应调度指令,平抑功率波动、削峰填谷以及无功补偿;功率层基于荷电状态(State of Charge,SOC)分配有功功率并均分无功功率,充分利用系统容...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 储能技术研究背景
    1.2 储能技术发展概况
        1.2.1 储能技术种类分析
        1.2.2 电池储能技术应用模式
        1.2.3 电池储能系统配置方式
        1.2.4 退役动力电池的特性
    1.3 电池储能系统的拓扑研究现状
        1.3.1 多模块并联拓扑结构
        1.3.2 多电平拓扑结构
        1.3.3 链式拓扑结构
    1.4 双向DC-DC级拓扑研究
    1.5 PET-BESS的控制策略研究现状
    1.6 本文研究意义和主要工作
第2章 PET结构级联H桥拓扑研究
    2.1 PET结构级联H桥拓扑分析
    2.2 级联H桥的系统建模
    2.3 级联H桥的潮流分析
    2.4 级联H桥的解耦控制分析
    2.5 级联H桥控制器的设计
    2.6 级联H桥参数设计
        2.6.1 交流侧滤波电感设计
        2.6.2 直流侧电容值设计
        2.6.3 功率开关管选型
    2.7 本章小结
第3章 PET结构隔离级拓扑研究
    3.1 工作原理分析
    3.2 功率传输特性
    3.3 最优调制策略
    3.4 系统建模分析
    3.5 控制器设计
    3.6 CF-IBDC参数设计
        3.6.1 磁性元器件参数设计
        3.6.2 电容设计
        3.6.3 开关管选型
    3.7 本章小结
第4章 PET能量传输研究
    4.1 储能系统的工作原理
    4.2 储能系统控制目标分析
    4.3 分层控制策略
    4.4 能量层分析
    4.5 功率层分析
        4.5.1 功率层控制策略
        4.5.2 功率层仿真结果
    4.6 SOC层分析
        4.6.1 SOC层控制策略
        4.6.2 SOC层仿真结果
    4.7 二次纹波抑制分析
    4.8 故障模块切除保护设计
    4.9 本章小结
第5章 仿真设计及实验验证
    5.1 仿真模型与实验平台设计
    5.2 模块间通信与采样分析
    5.3 仿真结果分析
    5.4 实验结果分析
    5.5 本章小结
结论
参考文献
附录
攻读硕士期间承担的科研任务与主要成果
致谢



本文编号：3762302