适用于梯次利用电池的半桥级联型储能系统的研制
发布时间：2023-11-12 15:58
新能源汽车产业迅猛发展带来的退运动力蓄电池回收与梯次利用问题亟待解决,将退运动力蓄电池用于储能系统可有效缓解回收压力并降低动力蓄电池全生命周期成本。相较于新电池而言,梯次利用电池用于储能系统,电池的安全维护与参数不一致性问题尤为突出,特别是容量不一致造成电池组能量利用率低下的问题亟需解决。针对以上问题,本文针对梯次利用电池储能系统开展了以下研究:针对退运电池梯次利用场景,对比了几种常见电池柔性成组储能拓扑的特点及应用场景,选取了控制简单、可实现模块化独立控制及冗余控制的半桥级联型拓扑作为梯次利用电池储能系统的拓扑并开展研究。分析了其工作原理,结合拓扑特点,建立了“本地控制+二次调节”的分布式分层架构。为实现分布式控制下的系统稳定运行及电池功率独立控制,提出了基于子模块间I-V下垂的储能系统综合控制策略。搭建了半桥级联型拓扑仿真模型并进行了仿真验证及波形分析。针对梯次利用电池容量差异较大造成电池组能量利用率较低的问题,以子模块功率独立控制为基础,研究了半桥级联型储能系统的电池SOC均衡控制策略,提出了适用于不同种类电池混合利用的两级均衡控制策略,实现了不同规格/容量电池模块的均衡控制;并...
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 梯次利用电池不一致性分析及应对措施
1.2.1 梯次利用电池不一致性分析
1.2.2 梯次利用电池柔性成组技术
1.3 电池柔性成组储能系统拓扑及控制策略研究现状
1.3.1 功率转换系统拓扑研究现状
1.3.2 电池柔性成组储能系统控制策略研究现状
1.3.3 均衡控制综述
1.4 本文主要工作
2 半桥级联型电池储能系统
2.1 梯次利用电池储能系统的拓扑选择
2.2 半桥级联型储能系统构成及工作原理
2.3 半桥级联型储能系统综合控制策略
2.3.1 半桥级联型储能系统分布式控制架构
2.3.2 半桥级联型储能组串与DC/AC变换器间协调控制策略
2.3.3 半桥级联型储能组串间协调控制策略
2.3.4 半桥级联型储能组串子模块间协调控制策略
2.3.5 子模块功率独立控制策略
2.4 仿真验证
2.4.1 基于Ⅰ-Ⅴ下垂电流控制策略对子模块采样误差影响的抑制
2.4.2 半桥级联型储能组串基本功能仿真验证
2.5 本章小结
3 半桥级联型电池储能系统均衡控制
3.1 两级均衡控制策略
3.1.1 子模块间均衡控制策略
3.1.2 级联储能组串间均衡控制策略
3.2 半级联型储能组串均衡能力算例分析
3.3 仿真及波形分析
3.3.1 子模块间均衡控制仿真
3.3.2 级联储能组串间均衡控制仿真
3.4 本章小结
4 半桥级联型电池储能系统冗余保护及电感纹波电流分析
4.1 储能组串保护装置设计
4.1.1 安全互锁装置
4.1.2 电感续流回路的设计
4.2 半桥级联储能系统故障保护及冗余控制
4.2.1 故障分类及保护逻辑
4.2.2 子模块冗余控制
4.2.3 冗余后载波重构及均衡控制
4.2.4 仿真验证
4.3 电感纹波电流分析与优化研究
4.3.1 纹波电流有效值系数
4.3.2 电感电流数学模型
4.3.3 电感纹波电流分析
4.3.4 仿真验证及优化设计
4.4 本章小结
5 实验平台搭建与实验结果分析
5.1 储能系统方案设计
5.1.1 梯次利用电池储能系统设计要求
5.1.2 半桥级联型储能系统关键运行参数设计
5.2 实验平台介绍
5.3 实验样机控制系统软硬件设计
5.3.1 控制系统硬件架构设计
5.3.2 控制系统软件设计
5.4 实验波形分析
5.4.1 功率控制实验验证
5.4.2 子模块功率独立控制实验验证
5.4.3 稳定控制及二次调节实验验证
5.4.4 冗余控制实验验证
5.4.5 SOC均衡实验验证
5.5 本章小结
6 结论
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集
本文编号：3863475
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 梯次利用电池不一致性分析及应对措施
1.2.1 梯次利用电池不一致性分析
1.2.2 梯次利用电池柔性成组技术
1.3 电池柔性成组储能系统拓扑及控制策略研究现状
1.3.1 功率转换系统拓扑研究现状
1.3.2 电池柔性成组储能系统控制策略研究现状
1.3.3 均衡控制综述
1.4 本文主要工作
2 半桥级联型电池储能系统
2.1 梯次利用电池储能系统的拓扑选择
2.2 半桥级联型储能系统构成及工作原理
2.3 半桥级联型储能系统综合控制策略
2.3.1 半桥级联型储能系统分布式控制架构
2.3.2 半桥级联型储能组串与DC/AC变换器间协调控制策略
2.3.3 半桥级联型储能组串间协调控制策略
2.3.4 半桥级联型储能组串子模块间协调控制策略
2.3.5 子模块功率独立控制策略
2.4 仿真验证
2.4.1 基于Ⅰ-Ⅴ下垂电流控制策略对子模块采样误差影响的抑制
2.4.2 半桥级联型储能组串基本功能仿真验证
2.5 本章小结
3 半桥级联型电池储能系统均衡控制
3.1 两级均衡控制策略
3.1.1 子模块间均衡控制策略
3.1.2 级联储能组串间均衡控制策略
3.2 半级联型储能组串均衡能力算例分析
3.3 仿真及波形分析
3.3.1 子模块间均衡控制仿真
3.3.2 级联储能组串间均衡控制仿真
3.4 本章小结
4 半桥级联型电池储能系统冗余保护及电感纹波电流分析
4.1 储能组串保护装置设计
4.1.1 安全互锁装置
4.1.2 电感续流回路的设计
4.2 半桥级联储能系统故障保护及冗余控制
4.2.1 故障分类及保护逻辑
4.2.2 子模块冗余控制
4.2.3 冗余后载波重构及均衡控制
4.2.4 仿真验证
4.3 电感纹波电流分析与优化研究
4.3.1 纹波电流有效值系数
4.3.2 电感电流数学模型
4.3.3 电感纹波电流分析
4.3.4 仿真验证及优化设计
4.4 本章小结
5 实验平台搭建与实验结果分析
5.1 储能系统方案设计
5.1.1 梯次利用电池储能系统设计要求
5.1.2 半桥级联型储能系统关键运行参数设计
5.2 实验平台介绍
5.3 实验样机控制系统软硬件设计
5.3.1 控制系统硬件架构设计
5.3.2 控制系统软件设计
5.4 实验波形分析
5.4.1 功率控制实验验证
5.4.2 子模块功率独立控制实验验证
5.4.3 稳定控制及二次调节实验验证
5.4.4 冗余控制实验验证
5.4.5 SOC均衡实验验证
5.5 本章小结
6 结论
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集
本文编号：3863475
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/3863475.html
