集成储能电池的模块化多电平变流器控制策略研究

发布时间：2020-11-09 04:55

　　 随着可再生能源的电网渗透率逐渐提高,其功率波动对电网安全、稳定运行的影响也日益突出。电池储能系统能够与可再生能源互补,有效的平抑其功率波动,实现可再生能源的友好接入,已经成为可再生能源渗透率进一步提高的关键环节。传统的电池储能系统,串联电池模块间的参数差异会导致“木桶效应”,严重制约了系统容量的利用率。模块化多电平变流器(Modular Multilevel Converter,MMC)不仅具有输出电能质量好、功率开关电压应力小、电压等级容易拓展等优点,而且具有独特的模块化拓扑结构,可以实现能量的分散存储和并网,在储能领域有很大的发展潜力。电池储能系统与模块化多电平结合构成新型储能装置——集成储能电池的MMC实现了电池的分散接入,通过灵活的功率控制策略可以避免“木桶效应”,有效的提高了储能系统的容量利用率和安全稳定性,具有良好的应用前景。本文针对集成储能电池的MMC及其关键技术从如下几个方面展开研究:首先,介绍了集成储能电池的MMC的拓扑结构、工作原理,建立了集成储能电池的MMC的数学模型。分析了各种传统多电平调制策略的优缺点,筛选出最适合于集成储能电池的MMC的调制策略,为控制策略的设计提供了基础。其次,分析了集成储能电池的MMC的环流机理,推导出环流与集成储能电池的MMC内部功率流动的关系,为设计功率控制策略提供了依据,并且设计了一种基于准比例谐振控制的二次环流抑制策略,降低了系统损耗,通过仿真验证了该策略的有效性。最后,根据系统数学模型设计交直流侧功率控制策略,并且以储能电池之间荷电状态(State of Charge,SOC)一致为目标,采用数学推导和仿真结合的方法详细分析了各种主流的电池功率控制策略的优缺点,提出一种由直流环流控制法、正负序电流注入法和充放电调节法构成的相间、桥臂间和子模块间三级电池功率控制策略。在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型对系统控制策略的有效性进行了验证。
【学位单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM91
【部分图文】：

使相关行业的规模化发展受到制约。直流电源通过功率变换系统（Power conversion system，PCS）将能量变换流形式接入电网。随着电力电子技术的迅速发展，PCS 的具体拓扑呈现出多。其中，多电平变流器作为一类新兴的 PCS 拓扑，具有独特的结构特点，成为中高压大功率领域的研究热点，同时也为解决直流电源的串联失配问题了新思路。.2 多电平变流器研究现状多电平变流器的思想是，在传统两电平拓扑的基础上增加电力电子开关和侧电容的数目，通过控制电力电子开关的导通与关断，可以控制接入电路的电容数，输出端可以产生含一个多个电平台阶的电压波形，每相至少输出三，因此这类新型的拓扑被称为多电平变流器，原理如图 1-1 所示[10]。

(c) 五电平 POD 调制示意图图 2-12 三种载波层叠调制策略原理图理图可以知道，系统的等效开关频率由载波频率决定，且冲占空比差别较大，部分子模块处于“投入”或“切除”成能量损耗不均衡。-PWM 技术策略相似，PS-SPWM 策略也是一种适用于级联制策略，通过设置载波的相位角，可以利用较低开关频率率，有效衰减谐波分量[33]。对每个桥臂中含有 N 个子模，每个子模块均采用开关频率较低的 SPWM。相 2N 个子模块的 MMC，同一桥臂内相邻子模块载波相臂相应子模块载波之间相位差 θ 不同，输出电平数存在

图 3-4 PR 控制器波特图制器中的谐振环节又称广义积分器，可以对谐振频率的正增益无穷大，而对于这个频率点之外几乎没有衰减，因此交流信号的无静差跟踪。但是在实际系统应用中，由于元统精度的限制，PR 控制器不易实现；并且 PR 控制器在小，当电网频率产生波动时，将无法有效抑制谐波。因此准 PR 控制器[48]。准 PR 控制器，既可以保持 PR 控制器有效地减小电网频率波动对控制效果的影响。准 PR 控制( )cP R2 2c 0ωK K2ω ωsG ss s++ +为截止频率。由于 的影响，控制器在谐振点的增益不再为
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 陈永翀;;发展储能电池技术首先要厘清基本概念[J];中国战略新兴产业;2017年45期

2 本刊讯;;低成本高效储能电池研究取得新进展[J];电器工业;2016年11期

3 ;深圳先进院在低成本高效储能电池研究中取得进展[J];人工晶体学报;2016年10期

4 蒙治旱;;零耗能待机太阳能自动控制LED[J];学苑创造(7-9年级阅读);2017年Z1期

5 ;北汽新能源发布“擎天柱计划”[J];变频器世界;2017年11期

6 彭博;陈远扬;黄际元;杨俊;刘博;黎淑娟;;考虑储能电池平衡配电网峰谷差经济性的容量配置方法[J];电器与能效管理技术;2018年01期

7 ;储能电池技术助力新一代电力系统发展[J];电源世界;2018年03期

8 ;国家新型储能电池与材料产业创新联盟在四川遂宁成立[J];新材料产业;2015年07期

9 李仕锦;程福龙;薄长明;;我国规模储能电池发展及应用研究[J];电源技术;2012年06期

10 江能;;天能新能源储能电池闪耀上海光伏展[J];电动自行车;2011年03期

相关博士学位论文 前4条

1 周汉涛;多硫化钠/溴液流储能电池的研究[D];中国科学院研究生院（大连化学物理研究所）;2006年

2 甘丽珍;高温储能电池系统能量管理技术与优化方法研究[D];合肥工业大学;2016年

3 黄际元;储能电池参与电网调频的优化配置及控制策略研究[D];湖南大学;2015年

4 简泽浪;新型储能电池电极材料研究[D];武汉理工大学;2012年

相关硕士学位论文 前10条

1 温峰;集成储能电池的模块化多电平变流器控制策略研究[D];浙江工业大学;2018年

2 黎淑娟;储能电池参与电网快速调频的综合选型与优化配置[D];湖南大学;2018年

3 李若;储能电池参与电力系统二次调频控制策略研究[D];湖南大学;2018年

4 钟卓颖;储能电池辅助电网调频的容量配置方法及控制策略研究[D];湖南大学;2018年

5 周彦吉;储能电池参与AGC二次调频模糊控制策略研究[D];湖南大学;2018年

6 夏军;基于PWM整流器的储能电池模拟系统研究[D];合肥工业大学;2018年

7 陈良;大规模储能电池参与电网快速调频的特性分析及效果评价[D];湖南大学;2016年

8 沈洋洋;储能电池能量管理系统研究[D];江苏大学;2018年

9 邓涛;储能电池参与电网快速调频的选型与控制策略研究[D];湖南大学;2017年

10 刘卫健;面向二次调频的储能电池优化配置及高效性研究[D];湖南大学;2017年

本文编号：2875921