大容量电池储能系统PCS拓扑结构研究

适应风力、光伏等新能源的发展,大容量电池储能系统研发十分必要,而能量转换系统PCS是电池储能系统的一个重要组成部分。为此介绍了两种主要的PCS拓扑结构,并对研究争议较大的DC/DC环节的结构、特点进行了比较分析,结论为:含DC/DC、DC/AC环节的PCS装置的电池储能系统适合于配合新能源的接入;隔离型或非隔离型DC/DC变流器各有优缺点,可视具体情况加以选择;各种复合型DC/DC的拓扑结构的特性及应用研究是大容量PCS装置研发的重要方向。     

化学储能功率转换系统的研究

化学储能系统为解决风电、光伏等间歇式新能源大规模并网问题,提供了一种新的解决方案.以某储能型风电场项目为背景,对储能系统功率转换单元(PCS)进行深入研究,采用DC-DC和DC-AC两级变换器的拓扑结构,实现电池侧和电网侧能量的双向流动.搭建了仿真平台,并开发了一套1 MW级的储能变流器单元样机,仿真和实验表明,变流器性能良好,为实现风场功率波动平抑、风场能量调度等高层控制策略,提供了基础平台.     

大规模电池储能系统PCS拓扑结构分析

风电和光伏本身固有的间歇性、波动性在规模化并网后会对电网的安全稳定运行带来不利影响。随着风力发电和光伏发电的快速发展,这个问题日益突出,因此大规模电池储能系统相应技术研究十分重要。能量转换系统（power conversion system,PCS）是电池储能系统的一个重要组成部分,分别对PCS的2个组成部分--变流器和滤波器进行比较分析。结合现有电池技术,认为与传统的包含DC/DC和DC/AC环节组成的变流器相比,仅含有DC/AC环节的变流器与由Z源网络和DC/AC环节组成的变流器,具有能量转换效率更高、控制更简单的特点;与传统L滤波器和LC滤波器相比,LCL滤波器可以更好地抑制高次谐波,有效地降低电感的值,提高系统的动态性能,并且受电网的影响较小;提出了2种新的PCS拓扑结构。     

大容量电池储能系统的优化设计方案

在对电力系统中大容量电池储能系统的技术特点进行分析的基础上,提出并分析讨论了几种适合干电池储能的电网接入技术。分析和实验表明,支持独立多分组接入的单级式并联换流器拓扑结构是大容量锂电池储能系统的一个优选方案     

高压变频器的分类

目前，世界上的高压变频器不像低压变频器那样具有成熟的一致性的主电路拓扑结构，而是限于功率器件的电压耐量和高压使用条件的矛盾。国内外各变频器生产厂商，采用不同的功率器件和不同的主电路结构，以适应各种拖动设备的要求，因而在各项性能指标和适用范围上也各有差异。     

多电平功率变换器主电路拓扑结构综述

主电路拓扑结构是多电平功率变换器研究的关键内容之一。中高压功率变换器高电压、大容量的特点,客观上决定了其主电路由较多的主开关器件组成,主电路构成元件的增加决定了其拓扑结构的丰富多样。本文对近年来多电平变换器的主电路拓扑结构的发展进行了较为详细的综述研究,对其发展趋势进行展望,认为除了采用传统的依靠灵感和经验来发展新拓扑外,更重要的是寻找一种严密、科学、系统的拓扑发展方法,从而找到多电平功率变换器的拓扑结构的完善集,并根据实际应用研究具体拓扑的最优化方案,以实现高性能、高可靠、低成本的功率变换系统。     

级联多电平储能功率转换系统调制方法分析

主要针对H桥级联型大容量电池储能功率转换系统(PCS)调制策略进行了理论分析和研究。首先针对载波移相PWM调制,载波层叠PWM调制以及阶梯波调制分别分析了其电压频谱特性,并设计出一种简单的阶梯波调制方法。其次基于容量等级和额定电压为2 MW/10 kV的储能功率转换系统,构建了Matlab仿真模型,仿真验证了这种阶梯波调制的有效性并比对不同调制方法的差别。     

开关电源主电路拓扑结构的分析与比较

从功能角度出发对开关电源主电路进行了分类研究,详细分析了开关电源DC/DC转换器常规拓扑结构的基本原理及它们的优点、缺点,并对开关电源主电路拓扑结构的选择依据进行了一些探讨。     

中高压变频器主电路拓扑结构的分析比较

对中高压变频器几种常见的主电路拓扑结构进行了分析比较，对不同电路结构的中高压变频器的可靠性，冗余设计，谐波含量及dv/dt等指标进行了深入的讨论，并对中高压变频的发展方向提出了自己的看法。     

实现大容量有源滤波装置的几种拓扑结构

针对有源滤波器近年来的发展情况,对其在主电路大容量的实现方式上进行了叙述,并通过例子对其方法的结构组成、控制方法进行了详细说明。     

计及预测精度及拓扑结构的光伏电站储能经济配置

光伏电站并网离不开储能系统的支持,为了提高储能配置的精度并降低储能系统的成本,考虑到现有研究的不足,分析了光伏电站出力预测算法误差、储能拓扑结构对储能配置的影响。提出了一种储能的快速配置方法,分析了预测算法误差对储能定容的影响,完善了储能的收益模型;引入了一种双元互补的储能拓扑结构,并分析了该拓扑结构对电池特性以及储能成本模型的影响;建立了以最大经济效益为目标的总投资收益模型,并基于某光伏电站的实际数据确定其最优配置方案。算例结果表明,预测算法误差会引起储能容量及功率增大,从而导致储能系统的成本增大;引入所提储能拓扑结构能有效地提高电池的使用寿命,降低储能系统的成本。     

一种高压大容量有源电力滤波器研究

提出一种新型的基于变压器谐波电流补偿的高压大容量有源电力滤波器。变压器采用副方多补偿绕组结构,原方绕组与谐波负载相并联,副方补偿绕组分别与逆变器相联。实时检测变压器原方绕组的谐波电流,通过逆变器产生与原方绕组谐波电流成比例的谐波补偿电流注入变压器副方多补偿绕组中。当原、副方绕组的谐波电流满足谐波电流补偿条件时,变压器原方绕组对谐波电流呈现近似为零的低阻抗,而对基波电流呈现很大的励磁阻抗,从而输导高压电力系统中的谐波电流流入变压器支路。仿真结果证明了这种滤波新原理的正确性。     

具备多组电池接入功能的储能双向变流器系统

设计了一种多电池组能量传输系统(PCS),其拓扑结构由多个双向DC/DC变换器(DC/DC)和一个双向PWM变流器(DC/AC)组成,并对主电路参数设计和控制策略进行了研究.研制了一台100 kW电池储能双向PCS,与8簇电池组分别相连,能实现分组独立的充电、放电.实验表明,研制的PCS能实现稳定并网运行,功率因数很高,能适用于需要灵活配置容量的大容量储能系统.     

大容量电池储能电网接入系统

电池储能系统能快速、独立地调节有功/无功,在负荷平定、电能质量治理等方面具有很高的应用价值.介绍100kW储能电池模块电网接入系统的设计,为兆瓦级储能系统的研制提供参考.其中并网逆变器的分相瞬时电流控制可保证不同运行条件下装置对交流电流参考值的准确跟踪;电池侧双向DC/DC电路的双闭环控制可保证电池电流灵活可调;提出2种协调控制策略.电磁暂态仿真及装置实验结果证明了该控制策略的有效性.     

大储能容量超导磁储能系统的拓扑结构及控制策略

随着可再生能源规模化发展,电网对大功率等级储能系统的需求日益增长,因此研究应用于大功率等级场合的超导磁储能(SMES)系统拓扑结构及运行控制策略具有重要的理论意义.提出了一种基于模块化多电平换流器(MMC)的SMES系统拓扑结构,设计了允许多个超导磁体同时接入以成倍数提升系统整体储能容量的新型斩波器.该新型斩波器采用模块化设计,由多个子模块串联构成,可随MMC扩展至多种电压等级和功率等级,且能够均衡各子模块的电容电压和磁体电流.针对新型斩波器的旁路子模块数量难以确定的问题,提出了新型斩波器旁路子模块数量的计算方法.基于线性自抗扰控制设计了MMC双闭环控制器和新型斩波器的直流电压控制器,利用复频域分析法整定了线性自抗扰控制器参数.通过仿真验证了所提拓扑结构和控制策略的正确性和有效性.     

适用于抑制电压闪变的储能技术比较

大部分用于改善和提高电能质量的补偿装置都具有抑制电压闪变的功能,但都有一定的局限性.储能技术可以弥补各种补偿装置的局限性,抑制过低电压造成的闪变。通过对各种储能技术的分析,得出飞轮储能及超级电容器是最适合用于抑制电压闪变的储能技术。     

超导储能用电压型大功率换流器技术

在500 kVA超导储能系统研制中,为了选择合适的功率变换电路拓扑,使系统具有更高的电压等级和灵活性,比较了近年来国内外采用的几种电压型换流器。针对超导储能特点及其在电力系统中承担电能质量调节的要求,分析了传统2电平桥式换流电路、中点钳位型多电平换流电路以及级联型多电平换流电路的性能。分析结果表明,对于大功率超导储能装置,级联型多电平换流电路在电压等级、控制精度及结构灵活等方面均优于另外2种换流器拓扑,采用级联型换流器的超导储能系统实现了模块化构造,可以实现系统冗余及容错运行。仿真结果证实模块化超导储能系统能够在较低工作频率下精确控制电压质量。     

电压型高温超导储能系统变流器设计与试验

为提高电力系统动态稳定性,实现高温超导储能系统对电网电压跌落的有效补偿,采用三单相H桥型拓扑结构,搭建了一个电压型高温超导储能系统功率变换器.对控制系统、信号调理系统、功率和驱动保护电路进行了设计;基于SPWM脉冲触发方式,应用TMS320F2812型DSP实现了动态电压瞬时跌落补偿的全数字闭环控制,给出了相关的软件程...     

高压变频调速控制节能原理分析

在指出火电厂辅机系统现有流量调节方式缺点的基础上，将高压变频调速控制相对传统调速方式的节能原理进行详细的比较分析，通过高压变频器在火电厂送、引风机等设备改造中的成功应用实例，证明变频调速控制能获得卓越的技术性能和极其显著的经济、社会效益，具有很好的推广应用价值。     

蓄电池供电的高压脉冲电源的研制

为满足野外实验需要,本文研制了蓄电池供电的高压脉冲电源系统.通过对逐级台阶升压构充电方式的理论分析,得到了储能电容器两端电压和充电电流的变化规律及充电效率与充电参数的关系.在理论分析的基础上,设计了基于计算机和单片机的自动化控制系统.为确保系统工作可靠,采取了高低压回路隔离、光电隔离、浮地及金属壳屏蔽等措施,提高系统的抗干扰能力.实验结果表明,实现了对电容器近似恒流的高效充电,控制系统工作稳定.目前该充电系统已应用于强流电子束加速器和爆磁压缩发生器研究中,作为初始能源,为相应的设备提供高压脉冲大电流,取得了良好的应用效果.