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随着分布式发电及微电网的发展,储能系统的应用将有助于电网实现削峰填谷,提升电网效率,保证电力系统运行安全,促进可再生能源的规模化应用。为了实现直流微电网中功率稳定和满足风力发电系统高压大容量的要求,充分发挥分布式储能系统的优势,储能系统中的双向DC/DC变换器及系统控制成为研究热点。本文针对直流微电网中风力发电系统高压大容量的特点,提出了结构简单、高效可靠的交错三电平双向DC/DC变换器,详细分析了变换器的工作原理,以及造成飞跨电容电压不均衡的因素,从而提出飞跨电容电压控制策略。为了提高系统的稳态及动态性能,本文采用状态空间平均法为三电平双向DC/DC变换器建立精确数学模型,设计了直流母线电压调节器、电感电流调节器和飞跨电容电压调节器。针对分布式储能系统中每个储能模块的荷电状态(SOC)不一定相等的情况,为了实现功率在不同储能模块之间的动态分配,本文对基于SOC的下垂控制进行改进,提出一种改进SOC下垂控制的分布式功率优化分配方法,通过在充电和放电过程中采用不同的SOC下垂控制表达式,实现每个储能模块能根据自身SOC值来吸收或输出合理的功率,进而实现不同储能模块之间的功率的动态均衡。根据储能系统和风力发电状态,研究了分布式储能模块充放电工作模式切换的控制策略,实现储能变换器双向功率传递与能量变换及充放电模式的平滑切换。在理论研究和仿真验证的基础上,对具有交错三电平双向DC/DC变换器的储能模块进行了实验样机的搭建和测试。在实验平台上获得了反映交错三电平双向DC/DC变换器工作原理的典型波形,并对改进SOC下垂控制策略、充放电模式切换策略和储能模块切入切出系统时的工作情况进行了实验验证。实验结果表明储能模块之间能实现功率的动态均衡,从而验证了本文理论分析的正确性与控制策略的有效性。