充放儲一體化電站并聯(lián)式功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制技術(shù)研究.pdf

1、隨著環(huán)境和能源問題的日益嚴峻，電動汽車和可再生能源發(fā)電受到了各國政府的高度重視。電動汽車具有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢，可再生能源發(fā)電則可實現(xiàn)能源戰(zhàn)略的可持續(xù)發(fā)展，二者的發(fā)展推動了電動汽車充電站和儲能電站的建設(shè)以及各自產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。充放儲一體化電站融合了電動汽車充電站和儲能電站的優(yōu)勢，可以完成電池能量的雙向調(diào)度，具有功能多樣化、運營成本優(yōu)的特點。本文的研究對象為充放儲一體化電站內(nèi)的功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)（PCS），該系統(tǒng)由多個PCS子模塊并聯(lián)組成，采用分層控

2、制結(jié)構(gòu)。根據(jù)上位機的管理調(diào)度，PCS可工作于多種運行模式。本文針對PCS在幾種關(guān)鍵運行工況中的問題進行了探討，并給出了具體有效的解決方案。
　　針對并網(wǎng)運行工況，本文首先建立了PCS的數(shù)學(xué)模型，設(shè)計了多模式的充放電控制方案，當(dāng)電池低于額定電壓時，系統(tǒng)可采用恒流模式或恒功率模式進行充放電，當(dāng)電池電壓達到額定電壓時則轉(zhuǎn)入恒壓充電模式。針對弱電網(wǎng)環(huán)境，分析了系統(tǒng)公共耦合點（PCC）處存在較大電壓諧波和不平衡情況時，PCS正負序鎖相環(huán)的工

3、作特性，提出了一種基于T/4延時正序鎖相和T/3&T/6延時負序鎖相的組合式鎖相環(huán)系統(tǒng)（CSRF-PLL），該鎖相環(huán)可以適應(yīng)不平衡電壓并且可以消除特定次諧波的影響。運用瞬時功率理論分析了電壓不對稱時PCS直流端口的輸出特性，給出了一種基于CSRF-PLL的負序電流注入式不平衡控制策略，很好地抑制了弱電網(wǎng)下PCS電池組的電流紋波。
　　針對孤島運行工況，建立了PCS孤島運行的數(shù)學(xué)模型，為消除輸出濾波器引入的諧振峰，對虛擬阻抗法進行了

4、詳細的分析，得出了基于電感串聯(lián)電阻的有源阻尼法最適合三相PCS的結(jié)論。探討了非線性負載條件下的控制策略，給出了采用虛擬電阻加負載電流全前饋的控制策略。建立了系統(tǒng)孤島運行的離散時間數(shù)學(xué)模型，分析了一拍滯后情況下控制參數(shù)與系統(tǒng)階數(shù)的關(guān)系，分析表明離散化逆變器系統(tǒng)在引入滯后一拍控制環(huán)節(jié)后，系統(tǒng)的可控自由度和被控自由度始終相差一個。為此，本文提出了一種基于增廣狀態(tài)變量的控制策略，在不增加傳感器的情況下，通過引入控制器的輸出量vr為增廣狀態(tài)變量，

5、實現(xiàn)了系統(tǒng)的極點配置，進而獲得了期望的控制特性。
　　針對功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)并聯(lián)孤島運行工況，本文探討了并聯(lián)系統(tǒng)的構(gòu)建形式和系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息的交互方式。分析表明，采用獨立直流母線并聯(lián)方案時，由于各模塊儲能電池荷電狀態(tài)存在差異，系統(tǒng)不能采用傳統(tǒng)的功率均分方式，為此設(shè)計了一種基于荷電狀態(tài)和模塊容量的功率分配策略，充分地利用了并聯(lián)系統(tǒng)的總?cè)萘俊＝又?，分析了各模塊儲能電池荷電狀態(tài)存在差異時高頻諧波環(huán)流產(chǎn)生的原理，并給出了數(shù)學(xué)推導(dǎo)和相應(yīng)的抑制方法。最

6、后，在傳統(tǒng)集中控制方案的基礎(chǔ)上，提出了一種基于dq坐標解耦的功率誤差間接控制方案，并詳細分析了各參數(shù)對系統(tǒng)穩(wěn)定性和功率分配效果的影響。
　　分析了主動移相式孤島檢測法的基本原理，建立了三相PCS孤島狀態(tài)的數(shù)學(xué)模型。分析表明，以并網(wǎng)無功電流控制電壓頻率的孤島檢測算法，可以避免孤島檢測過程中PCC電壓的幅值和頻率相互耦合，從而保證了孤島檢測的可靠性。提出了一種帶頻率正反饋的孤島檢測方法（APSPF），該方法實現(xiàn)簡單，能很好地適應(yīng)單級式