儲(chǔ)能用矩陣式AC-DC變換器的控制.pdf

1、儲(chǔ)能裝置是新能源發(fā)電系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié),液流電池的優(yōu)點(diǎn)使其具有成為大規(guī)模儲(chǔ)能裝置的發(fā)展趨勢(shì),研究液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)和電網(wǎng)之間的雙向變換器是解決液流電池大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一。矩陣式AC/DC變換器具有功率密度高、輸入功率因數(shù)可調(diào)、輸入電流諧波含量小、直流側(cè)不需要大電容、能量可雙向流動(dòng)等特點(diǎn),能夠滿足儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)雙向變換器的需求。本文以矩陣式AC/DC變換器為研究對(duì)象,分析了儲(chǔ)能用矩陣式AC/DC變換器的控制策略:充放電閉環(huán)控制策略和輸入功率

2、因數(shù)調(diào)節(jié)閉環(huán)控制策略。
　　給出了矩陣式AC/DC變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、工作原理,推導(dǎo)了電流空間矢量調(diào)制策略,并選擇了兩個(gè)零矢量前后置的調(diào)制算法。介紹了矩陣式AC/DC變換器電流型四步換流策略。利用Matlab/Simulink仿真環(huán)境建立了矩陣式AC/DC變換器的仿真模型,仿真驗(yàn)證了其調(diào)制算法、AC-DC變換功能、輸入功率因數(shù)調(diào)節(jié)功能。
　　研究了矩陣式AC/DC變換器的控制策略。采用輸出電感電流閉環(huán)控制以實(shí)現(xiàn)對(duì)電池恒流和恒功

3、率充放電管理,采用輸出電容電壓、電感電流雙閉環(huán)控制以實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的恒壓充電,并建立了矩陣式AC/DC變換器的數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)了相應(yīng)的控制器。分析了輸入功率因數(shù)開(kāi)環(huán)控制時(shí)網(wǎng)側(cè)濾波器的影響,采用相應(yīng)輸入功率因數(shù)角閉環(huán)控制以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)的準(zhǔn)確控制,并用一種間接的方法對(duì)輸入功率因數(shù)角進(jìn)行建模,通過(guò)仿真驗(yàn)證了該模型的合理性,基于此模型設(shè)計(jì)了相應(yīng)的PI控制器。
　　分析了液流電池的基本工作原理并用交流阻抗譜法建立了能反映其充放電特性的仿真模型。

4、將該模型作為矩陣式AC/DC變換器的負(fù)載進(jìn)行了仿真。仿真驗(yàn)證了充放電控制時(shí)和輸入功率因數(shù)角控制時(shí)控制器設(shè)計(jì)的合理性,還驗(yàn)證了該控制策略可以對(duì)釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行能量管理。
　　在矩陣式AC/DC變換器的試驗(yàn)平臺(tái)上,對(duì)帶鉛酸蓄電池負(fù)載的變換器進(jìn)行了單位輸入功率因數(shù)角校正實(shí)驗(yàn)、輸入功率因數(shù)角調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)和單位輸入功率因數(shù)下充放電切換實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了本文所采用的控制策略可以對(duì)電池充放電進(jìn)行較為理想的控制,也可以對(duì)輸入功率因數(shù)角進(jìn)行較為