多电池组储能系统双向DC-DC变换器的研制

介绍了多电池组储能系统中常用几种电池充放电变换器的主电路拓扑和工作原理,并对与电池连接的双向DC-DC变换器的控制策略进行了研究.研制了一台由3路双向DC-DC变换器和1路双向PWM变流器构成的电池充放电系统,功率为120 kW,能满足3路电池的独立充放电要求.在锂电池储能系统中的实验结果表明,研制的双向DC-DC变换器,具有电池充电、电池放电、孤岛运行和电池互充放电等多种功能,而且充电电流纹波电流小于0.5%,波形平滑,可适用于多组,宽范围电压的电池组的充放电要求.     

适用于储能系统的准Z源模块化多电平双向DC-DC变换器的设计与控制

为了解决传统模块化多电平变换器应用于储能系统中存在的问题,该文提出一种新型阻抗源模块化双向功率变换器。该变换器将双向准Z源与半桥子模组相结合,构成阻抗源子模组。双向准Z源的引入改变了模块化多电平变换器的能量转换模式,使得系统能够以降压形式进行能量存储,以升压方式进行能量释放,从而解决了传统变换器在母线电压瞬时升高时的过电流问题。此外,双向准Z源可提高半桥变换器的输入电压,从而减少串联模组数量,有助于简化系统控制结构,提升系统可靠性。该文详细分析了变换器的子模组工作原理、调制方法,并设计了系统控制策略,通过搭建的储能系统物理实验平台进行了有效验证。理论分析及实验结果表明所提变换器相较于传统模块化多电平变换器更适用于储能系统应用。     

双向DC-DC变换器基于切换系统的建模与储能控制

吸收利用制动状态电机回馈再生电能已成为电机系统节能的重要途径。通过分析储能节能系统结构,得出储能系统等效电路;在此基础上建立了用于储能节能系统的双向DC-DC变换器切换系统模型,构造了系统的Lyapunov函数,通过Lyapunov函数推导出系统切换控制律。在储能和放电两种工况下的仿真结果表明,系统能够完全吸收并利用电机回馈电能,保持直流母线电压稳定,实现系统节能。     

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

吸收利用制动状态电机回馈再生电能已成为电机系统节能的重要途径.采用超级电容储能的节能系统,能够通过回收电机制动时的再生能量实现系统节能.本文通过分析超级电容储能节能系统结构,得出储能系统等效电路;在此基础上建立了用于储能节能系统的双向DC-DC变换器切换系统模型,构造系统的Lyapunov函数,并以此推导出系统切换控制律.在储能和放电两种工况下的仿真结果表明,系统能够完全吸收并利用电机回馈再生电能,保持直流母线电压稳定,实现系统节能.     

应用于储能系统的双向DC-DC变换器研究

分布式能源的开发和应用日益广泛。本文采用了直流侧含有储能单元的交直流分布式电源(DG)统一模型,针对分布式电源大多具有间歇性、易波动的特点,利用直流侧储能单元平抑能量波动,以提高供电的稳定性和供电质量。储能单元通过两相交错并联Buck-Boost型双向DC/DC变换器接入直流母线,针对传统两相并联DC/DC电路易出现的电感电流纹波较大、两相间电流不均衡问题,提出了一种新的移相均流控制策略。最后搭建了5kW实验样机,通过实验验证了理论的正确性。     

用于电池储能装置的双向DC-DC变换器设计

针对传统方法由两个单向DC-DC变换器构成的电池储能装置,存在效率较低、功能少、重量较大、电路复杂等问题,设计了一个双向DC-DC变换器可实现对锂电池高效率的恒流充电和恒压放电。主控单元以STC12C5A 60S2单片机为核心,采用同步整流Buck-Boost电路,驱动部分以IR2104为中心控制功率MOS管。恒压充电范围1～2 A,电流步进值不大于0.1 A,电流控制精度不低于5%,充电效率大于95%;恒压放电电压30±0.5 V,放电效率大于90%;充放电过程可程控转换,具有过充保护功能。实验结果表明,整个设计样机实现电路简单,充放电效率高,重量不超过500 g,具有一定的实际应用价值。     

基于高斯混合分布的混合储能电动汽车DC-DC变换器的优化设计

结合超级电容与锂电池优势的混合储能系统(Hybird Energy Storage System,HESS)能大幅提高储能系统的各项性能.半主动HESS中的DC-DC变换器需要工作在剧烈变化的负载功率和输入电压下,以单一工况下性能评价的变换器设计难以找到实际负载条件下的最优方案.基于此,本文提出了基于实际负载分布下功率...     

飞轮储能系统双向准谐振软开关DC-DC变换器的研究

飞轮储能因其具有高效、节能、清洁等诸多优点,是未来重要的储能电源形式之一。虽然已有部分飞轮储能系统产品问市,但是大功率飞轮储能系统仍然处于研究之中。本文介绍了一个开发中的应用于大功率飞轮储能系统的双向准谐振软开关DC-DC变换器,有效实现了开关管的零电压开通和零电压关断。其突出的优点在于,结构精简及较低的开关损耗,在确保飞轮储能系统快速充放电的基础上,降低了整套系统的电磁干扰(EMI)水平。     

基于双向DC-DC变换器的锂电池组充电均衡策略

分析了双向DC-DC变换器给磷酸铁锂蓄电池充放电的工作原理及控制策略,并进行了仿真与实验验证。针对蓄电池在充电过程中出现的不均衡现象,分别介绍了非耗散电感均衡和单端反激变换器均衡的方法,并进行了仿真对比,结果表明了反激均衡比电感均衡速度更快且效果更好,从而能更有效提高蓄电池的安全性及使用寿命。     

车载储能系统中并联DC-DC变换器的研制

在此设计一种用于有轨电车储能系统的DC-DC变换器并联系统。DC-DC变换器可以实现电能双向传输,在有接触网区,超级电容组通过DC-DC变换器储存电能,在无接触网区,两组超级电容组分别通过DC-DC变换器升压输出并联为车辆提供电能。通过系统的小信号模型分析,设计并联系统的闭环控制器。最后,通过仿真以及实验验证了所提设计方法的可行性。     

用于电池储能系统并网的PCS控制策略研究

介绍了两级式能量转换系统(Power Conversion System,PCS)的主电路拓扑和数学模型,并对其控制策略进行了研究。为确保储能电池组的安全以及延长其使用寿命,采用先恒流充电至额定电压后再转恒压充电的二阶段模式。针对充放电分离控制复杂的控制架构,提出了基于电池侧和网侧变流器主从功率控制的统一控制策略。仿真及实验结果均与理论分析一致,变流器动静态性能良好,达到了控制要求。     

无主从自均流并联并网电池储能系统

提出了一种无主从自均流的并联并网电池储能系统,并将系统中的变流器设计为双向可拓展变流结构,使其成为一四象限运行的储能系统,并且不对电网造成谐波污染,具有较高的功率因数。在此基础上,将系统的工作状态设计为蓄电池并网充电、蓄电池并网放电及应急电源3种模式,控制单元根据不同的工作模式控制各变流器的运行状态,不仅可以实现传统电池储能系统的基本功能,还能够在电网故障时作为应急电源独立使用。同时,给出了系统的控制管理策略,以达到系统稳态和暂态运行的控制目标。最后,基于电磁暂态仿真验证了该系统及其控制管理策略的有效性。     

基于能源路由器的隔离双向DC-DC变换器研究

介绍了隔离双向DC-DC变换器的工作原理,分析系统容量与连接电抗之间的关系,给出高频变压器的参数选择设计方案。结合该变换器的控制特点以及蓄电池充放电的要求设计出有效的移相控制策略。在PSCAD中建立仿真模型,分析该变换器作为能源路由器的一部分在各种工况下的运行状态。仿真结果验证了设计方案的正确性和可行性。搭建了一套样机,在样机上得到了较为理想的实验波形。     

直流微网研究中的关键技术

相较电池储能系统的传统全功率直流转换方案,差额功率转换拓扑构架可以降低功率变换器设计容量、成本及运行损耗,提升锂电池能量存储性能。现有文献对差额功率储能系统容量优化设计、数学模型、可靠性对比及电池充放电特性的深入研究较少。为此,文章通过量化分析锂电池电压范围实现差额功率变换器容量优化设计,建立稳态电路模型及频域模型分析系统可控性、动态特性及稳定性。在此基础上,建立可靠性模型,对比不同储能系统平均失效时间,评价可靠性差异。仿真结果表明,差额功率储能方案可靠性高于传统全功率直流转换储能方案。最终,研制基于全桥移相双向DC-DC变换器的24V差额功率储能系统样机,通过10A恒流充放电实验,验证差额功率储能系统动态特性及充放电运行稳定性。

     

超级电容器储能直流变换器的设计

结合超级电容器端电压在储、释能过程中变化范围宽的特点,配置双向直流变换器作为接口电路,可实现充、放电功率的灵活调节,并提高其储能利用率。详细分析了双向直流变换器的拓扑结构及其功率电路的设计要点。为了充分发挥超级电容器响应速度快的优势,采用负载电流前馈实现了输入电压和负载变化的复合前馈补偿,实验结果验证了该方案的有效性。     

推挽全桥双向直流变换器的研究

本文研究了推挽全桥双向直流变换器,分析了变换器的两种工作模式。研究了开关管上电压尖峰形成的原因,基于电压尖峰问题提出了几种解决方案,最后采用了RCD缓冲电路,文中分析了缓冲电路的工作原理,给出了实验波形。     

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.     

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.     

基于子模块旁路与锁定接入的MMC锂电池组管理系统均衡控制策略研究

随着储能技术的发展,锂电池管理系统及其控制策略成为研究热点。针对基于模块化多电平换流器的锂电池组管理系统,讨论了现有电压均衡控制策略的局限性与限定条件,提出了一种基于子模块旁路与锁定接入的智能均衡控制策略,可以在保证等效两电平输出前提下,实现电池电量的快速均衡控制。仿真和实验结果验证了所提控制策略的可行性。