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儲能電池用充放電機(jī)的設(shè)計

作者: 時間:2013-08-22 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

經(jīng)上述理論分析后建立如圖3所示整流與逆變模型框圖。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/175754.htm

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由圖可知,整流與逆變具有相同的控制過程。只要將控制直流母線電壓Udc的PI環(huán)的輸出idref限定在正值范圍,則交流電流會從電網(wǎng)流向直流母線,反之直流側(cè)電能就會流向電網(wǎng)。通常情況下,q軸PI控制的目標(biāo)參數(shù)給定值iqref=0,這使得運(yùn)行在功率因數(shù)為1的狀態(tài)下。但在逆變情況下,若將iqref設(shè)定為有效的正值或負(fù)值,則將會向交流側(cè)發(fā)出電流超前或滯后電壓的無功,根據(jù)需要調(diào)節(jié)電網(wǎng)側(cè)的電能質(zhì)量。
3.2 充電機(jī)中的直流控制的實(shí)現(xiàn)
的直流側(cè)主電路結(jié)構(gòu)由兩對IGBT、兩只儲能電感L1,L2和濾波電容C組成。該電路采用結(jié)構(gòu)。效果圖如圖4所示,兩路直流輸出合成后得到紋波更小的輸出電流,同時使充放電電流與功率都得到成倍提高。

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充電時,兩對IGBT的下管關(guān)斷,通過對充電電流與電壓的雙閉環(huán)控制輸出上管導(dǎo)通的占空比,實(shí)現(xiàn)Buck控制,將高頻整流后的母線電壓降低后給電池充電;放電時,兩對IGBT的上管關(guān)斷,通過對放電電流與電壓的雙閉環(huán)控制輸出下管導(dǎo)通的占空比,實(shí)現(xiàn)Boost控制,使電池對電網(wǎng)放電。升降壓控制采用雙閉環(huán)結(jié)構(gòu),外環(huán)是電壓環(huán),內(nèi)環(huán)是電流環(huán),電壓環(huán)的輸出作為電流環(huán)的基準(zhǔn)值。設(shè)計時要求內(nèi)環(huán)響應(yīng)速度比外環(huán)快,這樣整個結(jié)構(gòu)在該控制策略下具有較大的系統(tǒng)增益及快速的電流跟隨性能,從而使系統(tǒng)獲得很好的動態(tài)性能和抗干擾能力。
3.3 系統(tǒng)充放電實(shí)現(xiàn)
交流側(cè)經(jīng)SVPWM后發(fā)出6路PWM驅(qū)動維持Udc穩(wěn)定,電池充電時母線上的電能經(jīng)過雙閉環(huán)PI控制降壓,得到目標(biāo)充電電流與電壓;放電時電池側(cè)經(jīng)過雙閉環(huán)控制升壓,得到目標(biāo)放電電流與電壓。需要說明的是,交流側(cè)工作狀態(tài)(整流或逆變)完全不受自身算法控制,它與直流側(cè)電池狀態(tài)(放電或充電)有關(guān),可認(rèn)為此時交流側(cè)為電池與電網(wǎng)能量交換的媒介,能量流動完全由電池的充放電方向決定,實(shí)現(xiàn)過程如圖5所示。

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4 實(shí)驗(yàn)
圖6為充放電機(jī)實(shí)驗(yàn)運(yùn)行結(jié)果。可見,圖6a中高頻整流的波形平滑,無明顯畸變,功率因數(shù)近似為1;圖6b中紋波電流較大;圖6c中電流紋波明顯小于各橋臂單獨(dú)工作時的情形;圖6d中交流側(cè)電流正弦度較好,Udc平穩(wěn),電池側(cè)控制電流穩(wěn)定、無明顯紋波波動。

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5 結(jié)論
介紹了用充放電機(jī)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和工作原理,對交流側(cè)高頻整流與逆變過程作了理論描述,并針對蓄電池充放電要求對升降壓電路進(jìn)行,該方法極大削弱了直流紋波,并成倍提升了充放電電流與功率。由充放電裝置的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見,設(shè)計的用充放電機(jī)能成功并網(wǎng)運(yùn)行,并能實(shí)現(xiàn)電池與電網(wǎng)兩側(cè)能量的雙向流動,交流側(cè)電流正弦度良好,功率因數(shù)近似為1,直流電流穩(wěn)定、紋波小。

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