基于移相原理的双向直流变换器双闭环控制策略

发布时间：2017-08-26 04:15

  本文关键词：基于移相原理的双向直流变换器双闭环控制策略

  更多相关文章： 液流电池 移相全桥 DC/DC 充放电控制

【摘要】：为解决全球气候变暖、环境污染问题和适应经济高速发展的需求,发展可再生能源迫在眉睫。风电、光伏发电具有间歇性和随机性,要求配置具有缓冲能量、缓解其随机性的储能电池作为微网发电系统的储能装置,以提高电力稳定性。储能电池用于微网中,需要电力电子变换器作其充放电接口。双向逆变器(DC/AC)和双向直流变换器(DC/DC)分别作为交直流微网中液流电池的充放电接口,其理论研究得到了发展,而应用研究则相对有限。变换器的应用领域、系统建模、控制策略是应用研究的重点,本文主要围绕系统建模和控制策略开展设计。首先,本文对常用储能电池的特点及适用场合进行对比之后,选用了液流电池做微网发电系统的储能装置,分析了液流电池的结构、工作原理、充放电方式,建立了液流电池的等效电路模型,确定了先恒流再恒压的充放电控制策略。其次,本文针对变换器是否隔离的问题,介绍了几种典型的直流变换器,分析了拓扑结构、特点及应用场合,通过分析认为,移相全桥双向直流变换器具有热插拔、隔离、中大功率等特点,适合用于液流电池的充放电控制中。再次,本文明确划分了移相全桥双向直流变换器的六个模态,深入分析了六模态瞬态过程,定量计算得到电压、电流、功率和电路中参数的关系,并按一定的可接受误差,建立了小信号模型。最后,结合液流电池、变换器的模型及先恒流再恒压的控制策略,设计了双闭环的控制器,再利用MATLAB/Simulink对控制系统进行了仿真,得到了仿真结果。仿真结果表明,采用移相全桥双向直流变换器对液流电池进行先恒流再恒压的双闭环充放电控制策略是可行的,且在简化模型中设计的控制器适用于等效电路模型,系统具有较好的鲁棒性。
【关键词】：液流电池 移相全桥 DC/DC 充放电控制
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM46
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-16
• 第一章 绪论16-25
• 1.1. 清洁能源的应用技术16-22
• 1.1.1. 清洁能源的发电技术16-17
• 1.1.2. 清洁储能技术17-19
• 1.1.3. 新型电网的接口形式19-21
• 1.1.4. 接口电路的一般要求21-22
• 1.2. 双向直流变换器发展与应用22-24
• 1.2.1. 双向直流变换器的发展现状22-23
• 1.2.2. 双向直流变换器的基本要求23-24
• 1.2.3. 双向直流变换器的应用24
• 1.3. 本文主要工作24-25
• 第二章 液流电池25-32
• 2.1. 液流电池的结构组成25
• 2.2. 液流电池基本原理25-26
• 2.2.1. 锌溴液流电池的基本原理25-26
• 2.2.2. 全钒液流电池基本原理26
• 2.3. 液流电池充放电方法26-29
• 2.3.1. 液流电池的充电方法26-28
• 2.3.2. 液流电池的放电方法28-29
• 2.3.3. 液流电池的充放电特性29
• 2.4. 液流电池的模型29-32
• 2.4.1. 液流电池的等效电路模型29-30
• 2.4.2. 液流电池的简化模型30-32
• 第三章 双向直流变换器原理与应用32-42
• 3.1. 非隔离型双向直流变换器32-36
• 3.1.1. 双向BUCK-BOOST变换器32-33
• 3.1.2. 双向BUCK/BOOST变换器33-34
• 3.1.3. 双向CUK直流变换器34-35
• 3.1.4. 全桥式双向直流变换器35
• 3.1.5. 非隔离型双向直流变换器特点35-36
• 3.2. 隔离式双向直流变换器36-40
• 3.2.1. 正激式双向直流变换器36-37
• 3.2.2. 反激式双向直流变换器37-38
• 3.2.3. 双向推挽式直流变换器38-39
• 3.2.4. 移相全桥式双向直流变换器39-40
• 3.2.5. 隔离型双向直流变换器特点40
• 3.3. 几种典型双向直流变换器的比较40-42
• 第四章 移相全桥式双向直流变换器及其建模42-68
• 4.1. 移相全桥双向直流变换器工作原理42-43
• 4.2. 移相全桥双向DC/DC模型43-60
• 4.2.1. 建模方法43-46
• 4.2.2. 移相全桥式双向直流变换器6模态时域分析46-54
• 4.2.3. 六模态功率汇总比较54-60
• 4.3. 移相全桥式双向直流变换器的统一模型60-64
• 4.4. 移相全桥式双向直流变换器对电池充电的模型64-66
• 4.5. DC/DC在能量管理中的应用66-68
• 第五章 液流电池的双闭环充放电控制策略及仿真68-80
• 5.1. 液流电池的双闭环充放电控制策略68-72
• 5.1.1. 液流电池充放电控制过程68
• 5.1.2. 充放电控制器设计68-72
• 5.2. 系统稳定性分析72-73
• 5.3. 双闭环充放电控制仿真验证73-75
• 5.4. 采用等效电路模型的仿真结果75-79
• 5.5. 结论79-80
• 第六章 总结与展望80-82
• 6.1. 总结80-81
• 6.2. 展望81-82
• 参考文献82-85
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘士华;张文斌;索春光;杨洋;苏适;严玉廷;;半主动混合储能双向直流变换器的精确建模[J];电器与能效管理技术;2014年23期

2 于锋;朱明远;王绪根;王刚;祁佩荣;陈冬;代斌;;清洁能源与储能研究发展前瞻——第二届国际清洁能源会议评述[J];储能科学与技术;2014年05期

3 雷加智;王珂;李勋;雷家强;;微电网中全钒液流电池并网控制系统的研究[J];中国电力;2014年01期

4 李辉;季海婷;付博;杨超;秦星;陈耀君;;含DC/DC变换器全钒液流电池储能系统安全充放电策略[J];电力系统自动化;2013年24期

5 苗杰民;;世界清洁能源发展研究综述[J];山西农业大学学报(社会科学版);2013年07期

6 李继方;汤天浩;姚刚;;基于切换系统的储能节能系统双向DC-DC变换器建模与控制[J];电工电能新技术;2011年04期

7 巩建英;刘卫国;谢拴勤;;双向直流-直流电力变换器建模与仿真[J];计算机仿真;2010年10期

8 张国驹;唐西胜;齐智平;;超级电容器与蓄电池混合储能系统在微网中的应用[J];电力系统自动化;2010年12期

9 王成山;杨占刚;王守相;车延博;;微网实验系统结构特征及控制模式分析[J];电力系统自动化;2010年01期

10 李平;何益宏;龚仁喜;;双向直流变换器的发展现状[J];广西师范学院学报(自然科学版);2006年02期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 张颖媛;微网系统的运行优化与能量管理研究[D];合肥工业大学;2011年

2 杨占刚;微网实验系统研究[D];天津大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前7条

1 安婷;钒液流电池储能系统在微电网中的应用[D];内蒙古科技大学;2014年

2 胡三影;储能用矩阵式AC/DC变换器的控制[D];华中科技大学;2013年

3 沈洁;钒液流电池储能在光伏发电系统中的应用研究[D];华北电力大学;2013年

4 李岩;电池化成用高变比双向直流变换器的研究[D];北京交通大学;2012年

5 刘之炜;半桥隔离式混合动力汽车车载AC-DC变换器的研制[D];哈尔滨工业大学;2012年

6 陈搏;6kW双向直流变换器的研发[D];武汉理工大学;2012年

7 李晓晖;分布式电源对配电网继电保护影响的研究[D];华北电力大学（北京）;2011年

，

本文编号：739597