【摘 要】
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级联型储能逆变器以成品模块化程度较高、运行稳定性好的特点,近年来受到市场越来越多的关注,通常级联型储能变换系统在工作时会受到各种因素的影响,如环境气候因素、负载因素、本身的储能介质因素等会对其正常工作产生严重的影响,因此对级联型储能变换系统采取相关的控制对其正常工作至关重要。本文选择锂电池作为储能介质,H桥拓扑作为主功率逆变单元,通过自动控制理论对其进行建模和控制策略研究。首先,对级联型储能变换系
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级联型储能逆变器以成品模块化程度较高、运行稳定性好的特点,近年来受到市场越来越多的关注,通常级联型储能变换系统在工作时会受到各种因素的影响,如环境气候因素、负载因素、本身的储能介质因素等会对其正常工作产生严重的影响,因此对级联型储能变换系统采取相关的控制对其正常工作至关重要。本文选择锂电池作为储能介质,H桥拓扑作为主功率逆变单元,通过自动控制理论对其进行建模和控制策略研究。首先,对级联型储能变换系统逆变的工作原理进行介绍,分析了以H桥作为逆变拓扑的优势。在此基础上,对载波层叠型SPWM和载波移相型SPWM的调制技术进行了研究及仿真实验分析,试验结果表明,采用单极性载波移相SPWM作为级联型储能逆变器的调制策略克服了对电池不均衡度造成影响的问题。其次,在以上分析基础上,根据H桥拓扑结构建立了七电平级联H桥储能变换系统的数学模型,研究了系统在充电或者放电时,电池SOC不均衡时的控制策略,通过对传统的零序电压法进行优化,从而解决在系统三相间存在不均衡时,电池SOC存在均衡速度过慢的问题。采用MATLAB/simulink软件进行仿真实验,发现在整个相间均衡的过程中,使零序电压改变为传统零序电压法的1.2倍可以相应缩短系统相内均衡时间。然后,针对H桥级联七电平逆变器出现的相内不均衡问题,在对相内进行均衡控制时,采用电压参考幅值法可以有效的使单相内各电池模块的SOC处于均衡状态。并通过设计一款IGBT驱动电路,其中反激式开关电源为驱动板提供稳定的驱动电压和电流,实现H桥功率单元的逆变功能。最后通过MATLAB/simulink软件对文中的调制策略、功率控制策略以及相间/相内均衡控制策略进行了仿真,并搭建了基于锂电池的级联型七电平逆变器系统,并对上述控制策略进行了验证,验证结果符合相关设计指标。
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