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储能系统(Energy Storage System,ESS)作为电网友好发电技术必不可少的环节,在支撑太阳能、风电等可再生能源接入与消纳,提高电网安全裕度,延缓电网设备改造等方面具有广泛的应用前景。电动汽车(Electric Vehicle,EV)保有量的日渐增加,会产生大量的退役动力电池,预计2019年将迎来退役电池GWh时代。但退役动力电池仍有循环使用寿命,如何实现其梯次利用于电网储能是亟需解决的问题。在上述背景下,本文以ESS核心的功率交换系统(Power Conversion System,PCS)和电池管控技术研究为出发点,进行了课题的相关研究,以期提高退役动力电池的全周期使用寿命,减少资源浪费。首先,实现三相电压源型PWM整流器(Voltage Source Rectifier,VSR)的dq数学模型和软锁相环(Soft-phase Lock Loop,SPLL)模型,基于同步旋转坐标系下的电压前馈解耦实现VSR的有功、无功独立控制;建立线性化的buck/boost电路小信号模型,分析影响直流母线电压稳定性的因素,提出考虑电池差异特性的buck/boost下垂控制方法;对VSR的软启动电路及其控制方法做了详细的说明;在Matlab/simulink平台仿真验证所提控制策略的有效性。其次,结合已有研究,介绍动态可重构(Dynamic Reconfigurable Battery,DRB)系统成组的概念和原理,引出常见的DRB系统拓扑并分析其优缺点;仿真分析电池单体串、并联特性对电池成组的影响,设计单体串联成组-组间重构的DRB系统拓扑;基于Mealy型有限状态机(Finite State Machine,FSM)设计考虑电池单体层面-电池组层面的DRB系统双层管控体系,提出电池组主动均衡与电池单体被动均衡相结合的精细化管控策略。最后,从PCS和DRB系统的硬件电路设计和软件实现两大方面开展样机研发。采用SEMIKRON和INFINEON的IGBT作为功率模块,18650锂电池单体作为储能介质制作3kW电池储能系统(Battery Energy Storage System,BESS)样机。通过RS-485总线将PCS和DRB系统运行信息上传至上位机分析,验证本文设计的PCS控制方法和DRB系统管控策略对BESS整体运行性能的改善。