电池储能三相功率调节系统中逆变器的控制技术研究

发布时间：2017-03-26 18:11

  本文关键词：电池储能三相功率调节系统中逆变器的控制技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着电网中储能技术的迅速发展，以电力电子装置为接口的储能系统，可接受电网调度系统的电能的合理分配，能够对电力系统中的供电与用电功率波动起到“削峰填谷”的作用，当电网掉电时，储能系统可为重要的本地负载提供稳定可靠的电能供应；另一方面，储能装置由于具有对功率和能量的时间迁移能力，是改善风力、光伏等新能源发电系统动态响应特性的有效手段。功率调节系统（PowerConditioning System, PCS）是储能变流器系统中的核心装置，本文针对逆变器在各种运行模式时的控制技术进行研究。 当储能PCS工作于并网模式时，为了减小储能系统的体积，提高系统对并网电流的高频谐波分量的衰减能力，常采用LCL型滤波器实现并网运行操作，，但是系统存在谐振问题。本文首先对比研究了无源阻尼和有源阻尼的谐振峰抑制策略；并针对LCL型储能功率调节系统的并网单环控制，分析了网侧电感电流控制和逆变器侧电感电流控制的优缺点与运行特性；为解决单环控制带宽较低，并网电流波形较差的问题，本文采用了滤波电容电流内环并网电流外环的双环控制方案，电容电流反馈有源阻尼有效阻尼LCL滤波器的谐振峰，在模拟控制下，它等效为在滤波电容上并联一个阻尼电阻，并在频域中详细设计了双环的控制器参数。 储能PCS在电网掉电时，需要工作于独立离网运行模式继续给本地关键负荷供电。本文采用了电压源型逆变器独立离网运行情况下常用的电容电压和电感电流双环控制方法，采用阻尼等效分析法对双环控制的阻尼原理做了详细的推导和分析；在设计控制器参数时，首先对三相储能功率调节系统进行详细的数学建模建立，给出了双环控制参数的设计思路：通过控制框图变换将内环等效为一个阻尼环节，系统在空载和负载条件下均有较好的稳态特性和动态响应速度，仿真和实验结果验证了三相储能系统的稳定性、动态特性及较好的输出波形质量。 为实现大规模电池储能技术的应用，常采用电池储能功率调节系统的模块化并联运行。并联逆变器工作于并网模式时，由于各模块均工作在电流源模式，故不存在均流问题；而独立运行模式时，系统要面临逆变器并联所必须的环流抑制问题。当采用独立直流母线共交流母线的并联方案时，电池侧的荷电状态存在差异，传统常用的UPS模块并联控制方案不再适用，本文设计了一种基于储能变流器容量和荷电状态的并联储能系统并联功率分配策略，根据不同储能并联子系统的荷电状态分配不同功率指令，以充分利用并联系统总容量。
【关键词】：电池储能系统 功率调节系统 并网运行 离网独立运行 并联运行
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM464;TM91
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 1 绪论10-23
• 1.1 研究背景与意义10-11
• 1.2 储能技术的发展与应用现状11-13
• 1.3 电池储能系统的组成及扩容方式13-15
• 1.4 储能功率调节系统的关键技术研究15-22
• 1.5 本文主要研究内容22-23
• 2 储能 PCS 的并网运行控制技术23-41
• 2.1 引言23
• 2.2 储能并网 PCS 的模型23-28
• 2.3 并网运行控制策略28-39
• 2.4 本章小结39-41
• 3 储能 PCS 的离网运行控制技术41-52
• 3.1 引言41-42
• 3.2 储能 PCS 离网运行控制分析42-49
• 3.3 仿真与实验结果49-51
• 3.4 本章小结51-52
• 4 多储能 PCS 并联控制技术52-62
• 4.1 引言52
• 4.2 并联运行控制策略基本原理52-55
• 4.3 并联 PCS 的架构和通信简介55-57
• 4.4 基于荷电状态和模块容量功率分配策略57-59
• 4.5 实验结果59-61
• 4.6 本章小结61-62
• 5 全文总结与展望62-64
• 5.1 全文总结62-63
• 5.2 课题展望63-64
• 致谢64-66
• 参考文献66-73
• 攻读学位期间参与项目及发表论文73

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 薛辰;;储能,还在黎明前徘徊[J];风能;2012年04期

2 ;欧盟加速研发高性能锂离子储能技术预标准化[J];储能科学与技术;2013年05期

3 ;2014年第四届北京国际储能大会将于5月在京举行[J];储能科学与技术;2014年01期

4 ;《储能科学与技术》2014年征订启事[J];电源学报;2013年06期

5 俞振华;;大容量储能技术的现状与发展[J];中国电力企业管理;2009年19期

6 张海梁;孙婉胜;;储能电站在智能配网中的应用探讨[J];中国电力教育;2011年24期

7 胡丹;;浅谈先进储能技术及其发展前景[J];企业技术开发;2012年Z2期

8 陈玉和;;储能技术发展概况研究[J];能源研究与信息;2012年03期

9 王秀琴;;储能电站的大容量储能方式分析[J];产业与科技论坛;2012年16期

10 李钇里;;浅谈风轮储能技术在风力发电中的应用[J];科技与企业;2013年06期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 程时杰;;储能技术——一种在未来电气工程学科中可以发挥重要作用的技术[A];湖北省电工技术学会、武汉电工技术学会2008年学术年会暨理事会换届大会论文集[C];2008年

2 ;2013年储能技术研发动态[A];中国农机工业协会风能设备分会《中小型风能设备与应用》（2014年第3期）[C];2014年

3 王文亮;秦明;刘卫;;大规模储能技术在风力发电中的应用研究[A];经济发展方式转变与自主创新——第十二届中国科学技术协会年会（第二卷）[C];2010年

4 张建兴;;大规模电池储能技术的发展机遇与挑战[A];第二届全国电能质量学术会议暨电能质量行业发展论坛论文集[C];2011年

5 王保国;;坚持四项基本原则推动储能产业发展[A];第一届全国储能科学与技术大会摘要集[C];2014年

6 鄂宝民;黄旭;庞立军;陈昀;支伟;;先进储能技术在环渤海风电发展中的应用前景分析[A];第十三届中国科协年会第15分会场-大规模储能技术的发展与应用研讨会论文集[C];2011年

7 陆志刚;刘怡;雷金勇;陈满;陈磊;李达;;电池储能在电力系统应用和技术经济分析[A];第十三届中国科协年会第15分会场-大规模储能技术的发展与应用研讨会论文集[C];2011年

8 ;关于组织编撰《中国储能年鉴》的通知[A];储能的价值与使命——2011首届中国储能产业发展国际峰会论文集[C];2011年

9 来小康;;储能技术的近期研究工作[A];第30届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2013年

10 张祖平;刘思革;梁惠施;;电力储能在不同电压等级配电网中的应用[A];第十三届中国科协年会第15分会场-大规模储能技术的发展与应用研讨会论文集[C];2011年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 早报记者 陈静思;“储能产业应纳入新能源规划”[N];东方早报;2009年

2 本报记者 房田甜　实习记者 董乐;全国工商联新能源商会储能专业委员会秘书长林朔：“不能评断哪种储能技术前景最好”[N];21世纪经济报道;2011年

3 本报记者 梁宵;资本加单储能待补贴[N];中国经营报;2010年

4 本报记者 段逸倩;储能下一步：商业化[N];中国电力报;2011年

5 本报记者 王荣;我国储能产业发展面临四大制约[N];中国证券报;2012年

6 记者 陈其珏;储能产业6000亿市场有待撬动[N];上海证券报;2012年

7 MEB记者 张兰;2012储能国际峰会探讨储能商业模式[N];机电商报;2012年

8 本报记者 吴松;储能产业起步 商业模式有待突破[N];中国经济导报;2012年

9 主持 中国电力报社《电气周刊》编辑部主任兼主编 路晓冰;我国储能产业大规模应用为时尚早[N];中国电力报;2012年

10 王明冲 红炜 李伟;“系统”理念成就储能明星[N];中国能源报;2012年

中国博士学位论文全文数据库 前9条

1 王姝;储能技术应用于电力系统时的协调控制研究[D];华中科技大学;2015年

2 张熙;大规模储能与风力发电协调优化运行研究[D];山东大学;2016年

3 闫晓磊;储能飞轮优化设计理论与方法研究[D];湖南大学;2012年

4 武震;分布式储能系统关键技术研究[D];天津大学;2014年

5 于雅莉;储能飞轮动发一体机电磁关键问题及温度场的研究[D];哈尔滨工程大学;2012年

6 张野;微网中电池储能系统控制策略的研究[D];天津大学;2014年

7 方家琨;超导磁储能技术在电力系统稳定控制中的应用研究[D];华中科技大学;2012年

8 施琳;含新能源的独立电网储能容量配置和运行策略研究[D];华中科技大学;2014年

9 于們;基于混合储能的风电场实时功率调控系统研究[D];大连理工大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 王尚;实现风电场自律的调控与配置策略研究[D];山东大学;2015年

2 杨永旭;计及储能的风电场可靠性评估[D];山东大学;2015年

3 黄腾;集中充电站电池储能系统并网影响研究[D];华北电力大学;2015年

4 吴小刚;配网储能系统的规划方法研究[D];华北电力大学;2015年

5 刘大川;基于脆弱性理论的主动配电网储能规划方法研究[D];华北电力大学;2015年

6 胡鹏;储能电站监测控制软件设计与实现[D];电子科技大学;2014年

7 田吉鹏;基于混合储能的双馈风机运行控制研究[D];大连理工大学;2015年

8 胡志远;基于储能的风电功率平抑技术研究[D];电子科技大学;2015年

9 林阿依;屋顶光伏与储能一体化发电系统设计研究[D];华北电力大学;2015年

10 张峰;高压级联储能功率转换系统控制策略研究[D];上海交通大学;2013年

  本文关键词：电池储能三相功率调节系统中逆变器的控制技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：269183