基于双向变流器的储能装置设计及能量分配策略的研究

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1、分类号:TM73110710-2015132029硕士学位论文基于双向变流器的储能装置设计及能量分配策略的研究袁凯导师姓名职称段晨东教授申请学位类别工学硕士学科专业名称检测技术与自动化装置论文提交日期2018年4月10日论文答辩日期2018年6月10日学位授予单位长安大学DesignofEnergyStorageDeviceBasedonBidirectionalConverterandResearchonEnergyDistributionStrategyAThesisSubmittedfortheDegreeof

2、MasterCandidate:YuanKaiSupervisor:Prof.DuanChendongChang’anUniversity,Xi’an,China1摘要分布式电网是一种新型的模块式的供电形式，随着能源的枯竭，以光伏系统为主要发电电源、储能装置为主要调控单元的分布式电网形式备受重视，将是未来能源利用的一种主要形式。本文以光伏发电系统和双向储能变流器为基础，研究基于光伏-储能-负荷系统的能量分配控制策略。主要研究工作如下：铅酸电池是分布式电网中储能的主要形式。基于铅酸电池的工作原理，研究了电池的等效电路模

3、型。在110A恒流条件和110A脉冲条件下，对PNGV（thePartnershipforaNewGenerationofVehicles）模型和三阶动态模型进行放电实验。实验结果表明，增加寄生反应电路的三阶动态模型可以解决PNGV模型在静置时电压突变问题，放电效果更佳。为了实现储能装置的能量双向流通，针对由PWM变流器和Buck/Boost电路组成的双向储能变流器拓扑结构，研究了基于双闭环PI控制的恒压与恒流控制策略，并进行恒压充电和模式切换的仿真实验。实验结果表明，双向变流器可以稳定的控制储能装置充放电时的电压与

4、电流值，能够实现模式间的无缝切换。在实验平台上，通过孤岛与并网状态下的工程实验，验证了策略的正确性与实用性。为了研究外界环境对光伏输出功率的影响，建立了光伏电池数学模型。实验分析表明，温度与光照强度的变化都会影响光伏电池输出功率的大小。介绍最大功率点追踪技术，仿真实验与工程实验的结果表明，基于变步长扰动法的MPPT（MaximumPowerPointTracking）技术，可以在外界环境改变的情况下，实现对光伏电池最大功率点快速的追踪。针对由于母线功率的变化导致的功率分配不均衡的问题，研究了基于光伏-储能-负荷系统的

5、能量分配策略。讨论策略的控制目标与约束条件，在并网状态、孤岛状态、并网转孤岛和孤岛转并网四种工况下分别研究协调控制策略的具体实现方法。根据典型日的光伏、储能、负荷与并网点的实时功率情况，在微电网实验平台上进行并网状态与孤岛状态下的功率协调控制实验。实验结果表明，系统根据母线功率的变化，可以实时改变储能装置的充放电模式与光伏、负荷的投切情况，表明了该控制策略既能维持系统稳定，又可以实现功率协调与优化运行。关键词：光伏系统，储能，双向变流器，功率协调1本文的研究工作得到了中国职业技术教育协会科研规划项目课题（201628

6、Y02）及咸阳市科技局科研课题（2016k02-02）资助。IIIAbstractDistributedgridisanewmodularformofpowersupply,withtheexhaustionofenergy,thedistributedgridformwithphotovoltaicsystemasthemainpowersupplyandenergystoragedeviceasthemaincontrolunithasbeenpaidmuchattention,andwillbeamainfor

7、mofenergyutilizationinthefuture.Basedonphotovoltaicpowergenerationsystemandbidirectionalenergystorageconverter,thispaperstudiesthepowerallocationcontrolstrategybasedonPV-battery-loadsystem.Themainresearchworkisasfollows:Thelead-acidbatteryisthemainformofenergys

8、torageindistributedgrid.Basedontheworkingprincipleoflead-acidbattery,theequivalentcircuitmodelofbatteryisstudied.ThedischargeexperimentsofPNGV(thePartnershipforaNewGeneratio