級(jí)聯(lián)H橋儲(chǔ)能變換器及其控制技術(shù)研究.pdf

1、儲(chǔ)能系統(tǒng)既可作為發(fā)電單元又可作為負(fù)荷單元的獨(dú)特雙向調(diào)節(jié)作用，使其可以有效提高電網(wǎng)接納可再生能源并網(wǎng)發(fā)電的能力。隨著大規(guī)模可再生能源并網(wǎng)滲透率與日俱增，儲(chǔ)能作為平滑可再生能源出力波動(dòng)的有效方法，其接入電網(wǎng)的容量與電壓等級(jí)也越來越高。級(jí)聯(lián)H橋多電平變換器用作儲(chǔ)能系統(tǒng)的功率并網(wǎng)裝置，具有優(yōu)點(diǎn):可以通過低壓器件形成高壓輸出;電池儲(chǔ)能單元采用分布式配置，易于其能量管理系統(tǒng)設(shè)計(jì);基于H橋的模塊化結(jié)構(gòu)便于儲(chǔ)能系統(tǒng)擴(kuò)容。因此級(jí)聯(lián)H橋儲(chǔ)能變換器在高壓大容

2、量儲(chǔ)能系統(tǒng)領(lǐng)域有著較大發(fā)展?jié)摿?。本文采用?jí)聯(lián)H橋多電平變換器作為儲(chǔ)能系統(tǒng)功率調(diào)節(jié)裝置，研究了以下問題:
　　(1)電池或超級(jí)電容儲(chǔ)能單元具有短時(shí)大功率放電能力，在儲(chǔ)能系統(tǒng)配合可再生能源并網(wǎng)發(fā)電時(shí)如果要利用這種能力，儲(chǔ)能PCS功率等級(jí)需要設(shè)計(jì)為儲(chǔ)能單元額定功率的數(shù)倍;當(dāng)儲(chǔ)能系統(tǒng)工作在額定功率以下，PCS將存在較大剩余容量導(dǎo)致利用率不高。這一問題目前很少被關(guān)注。為解決此問題，本文研究了儲(chǔ)能系統(tǒng)平滑可再生能源輸出功率波動(dòng)與有源濾波的復(fù)合

3、控制策略，在儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)平滑波動(dòng)功能的基礎(chǔ)上，利用其PCS的剩余功率容量實(shí)現(xiàn)有源濾波功能。
　　(2)級(jí)聯(lián)H橋儲(chǔ)能變換器的分布式儲(chǔ)能單元結(jié)構(gòu)容易導(dǎo)致直流側(cè)儲(chǔ)能單元電壓或容量不均衡?；诮⒓?jí)聯(lián)H橋儲(chǔ)能變換器的功率模型，從能量角度考慮了相間直流鏈電壓均衡問題，研究了相間直流鏈電壓偏差、各相注入均衡功率與均衡時(shí)間的相互關(guān)系;在此基礎(chǔ)上提出了最大零序電壓注入法與最大負(fù)序電流注入法的相間直流鏈電壓快速均衡控制策略，并推導(dǎo)了最大零序電壓與最

4、大負(fù)序電流的求解方式。
　　(3)級(jí)聯(lián)H橋儲(chǔ)能變換器H橋直流鏈電流含有大量紋波電流，紋波電流會(huì)對(duì)儲(chǔ)能單元性能產(chǎn)生不利影響?；诶碚撏茖?dǎo)與仿真分析表明直流鏈電流中含有直流分量、低頻電流分量、高頻電流分量;通過H橋紋波電流電路模型研究了三種無源濾波電路抑制直流鏈紋波電流的傳輸特性;在此基礎(chǔ)上，本文提出了基于buck/boost型DC-APF的級(jí)聯(lián)H橋儲(chǔ)能PCS電路拓?fù)渑c基于耦合變壓器CTDC-APF的級(jí)聯(lián)H橋儲(chǔ)能PCS電路拓?fù)洌⒀芯?/p>

5、了利用有源濾波器濾除H橋直流鏈紋波電流分量的控制策略。
　　(4)級(jí)聯(lián)H橋多電平變換器通常被用作儲(chǔ)能逆變器，研究發(fā)現(xiàn)其具有用作直流儲(chǔ)能變換器的可行性。本文提出了級(jí)聯(lián)H橋結(jié)構(gòu)的交直流儲(chǔ)能變換器電路拓?fù)?并詳細(xì)研究了級(jí)聯(lián)H橋變換器作為直流DC/DC變換器的工作原理與關(guān)鍵控制策略。
　　(5)研制了5電平級(jí)聯(lián)H橋PCS試驗(yàn)樣機(jī)，介紹了樣機(jī)主電路與控制電路的硬件結(jié)構(gòu)和控制軟件架構(gòu)，實(shí)驗(yàn)初步驗(yàn)證了部分控制策略的效果。在此基礎(chǔ)上，搭建了