【摘 要】
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随着环境问题的日益严重和化石燃料储备的枯竭,可再生能源利用得到了人们的广泛关注,高压大功率储能技术已成为高渗透率新能源并网的重要辅助手段,链式变换器由单相H桥链式连接组成,具有等效开关频率高、输出电压谐波小、易于模块化扩展和便于故障冗余控制等优点,非常适用于高压大功率的储能场合。因此本文主要针对三相链式储能变换器的并网功率控制、SPWM调制和多模块储能电池SOC相间及相内均衡控制三个方面进行详细研
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随着环境问题的日益严重和化石燃料储备的枯竭,可再生能源利用得到了人们的广泛关注,高压大功率储能技术已成为高渗透率新能源并网的重要辅助手段,链式变换器由单相H桥链式连接组成,具有等效开关频率高、输出电压谐波小、易于模块化扩展和便于故障冗余控制等优点,非常适用于高压大功率的储能场合。因此本文主要针对三相链式储能变换器的并网功率控制、SPWM调制和多模块储能电池SOC相间及相内均衡控制三个方面进行详细研究。首先,基于建立的两相旋转坐标系下链式储能变换器的数学模型,对其并网功率控制策略进行了分析,以实现有功无功解耦控制,并通过仿真进行了验证。其次,针对链式储能变换器的调制策略进行研究。链式储能变换器属于多电平变换器,本文对适用于链式储能变换器的载波移相调制,进行了详细分析,分别对单极性调制和单极倍频调制在载波移相下的输出特性进行了分析,并且提出了一种基于混合型单极性载波移相的调制方法。然后,针对链式储能系统中各电池荷电状态（State of Charge,SOC）不相等问题,本文开展了SOC相间均衡和相内均衡研究。针对相间SOC均衡问题,分析了零序电压注入的传统相间SOC均衡控制方法,并在此基础上提出了一种基于附加功率环的相间SOC均衡控制策略,该控制策略可以加快相间SOC均衡速度。针对相内SOC均衡控制,提出了一种快速相内SOC均衡的控制策略,并且对采用快速相内SOC均衡控制策略时,反向叠加调制波可能出现的三种调制情况进行了分析,最后通过仿真对提出的控制策略进行了验证。最后,在理论分析和仿真验证的基础上,本文设计了链式储能变换器的实验平台,并且从硬件设计和软件设计两个方面对实验平台进行了介绍。通过该实验平台,对载波移相调制、并网控制和SOC均衡控制进行了实验验证,对实验结果和仿真结果进行比较,验证了本文所采用的控制策略的合理性与有效性。
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