大容量电池储能系统PCS 拓扑结构研究

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1、2010年第4卷第5期南方电网技术分布式电源与微电网2010，Vol.4，No.5SOUTHERNPOWERSYSTEMTECHNOLOGYDistributedGeneration&Microgrid文章编号：1674-0629(2010)05-0039-04中图分类号：TM912;TK02文献标志码：A大容量电池储能系统PCS拓扑结构研究李战鹰，胡玉峰，吴俊阳（南方电网科学研究院，广州510080）摘要：适应风力、光伏等新能源的发展，大容量电池储能系统研发十分必要，而能量转换系统PCS是电池储能系统的一个重要组成部分。为此介绍了两种主要的P

2、CS拓扑结构，并对研究争议较大的DC/DC环节的结构、特点进行了比较分析，结论为：含DC/DC、DC/AC环节的PCS装置的电池储能系统适合于配合新能源的接入；隔离型或非隔离型DC/DC变流器各有优缺点，可视具体情况加以选择；各种复合型DC/DC的拓扑结构的特性及应用研究是大容量PCS装置研发的重要方向。关键词：电池储能系统；能量转换系统；拓扑StudyofPCSTopologyStructureofLargeScaleBatteryEnergyStorageSystemsLIZhanying,HUYufeng,WUJunyang(Electr

3、icalPowerResearchInstitute,CSG,Guangzhou510080,China)Abstract:Thepowerconvertionsystem(PCS)isanimportantpartofthebatteryenergystoragesystem(BESS)inlargescale,whichisinneedofdevelopmenttomeetthesituationofnewenergysourcessuchaswindandphotovoltaicpowerdeveloping.Thispaperanaly

4、zesthetwomaintopologiesofPCSandcomparestheconstructuresandperformancesofcontentiousDC/DClinks,resultinginconclusionthattheBESSwithPCSofbothDC/DCandDC/AClinksissuitabletotheaccessofnewenergysources;eitherisolatedornon-isolatedDC/DCconvertercanbechosendependingonthepracticalsi

5、tuationaseachtypeofconverterhasitsadvantagesanddisadvantages;andfurtherresearchoflargecapacityPCSwillcertainlybeimplementedontheperformanceandapplicationofvariouscompoundDC/DCconverters.Keywords:batteryenergystoragesystem(BESS);powerconversionsystem(PCS);topology风能、太阳能等间歇式电源

6、并网及输配技术是高以及计算机技术的发展，使得高电压、大功率PCS[1]目前能源领域的优先发展主题之一。与此相应，装置的生产及应用成为现实。研究其在各种应用条[23]电池储能系统的应用引起了广泛关注。电池储能件下的最佳拓扑结构、组合方式以及控制算法，对系统的一个重要组成部分就是基于PWM技术的电减小PCS装置整体损耗、提高可靠性以及形成更加压源型逆变器——能量转换系统（powerconversion方便和高效的模块化结构具有重要的意义和工程实[46]system，PCS）。通过PCS可以实现电池储能系统直用价值。流电池与交流电网之间的双向能量

7、传递，通过控制目前高压大容量PCS装置不像低压小容量PCS策略实现对电池系统的充放电管理、对网侧负荷功装置那样具有较成熟的一致性的主电路拓扑结构。率的跟踪、对电池储能系统充放电功率的控制、对限于功率器件的电压耐量和高压使用条件的矛盾，正常及孤岛运行方式下网侧电压的控制等。PCS装不同设备制造厂家的PCS装置采用不同的功率器件置已在太阳能、风能等分布式发电技术中有较多的和不同的主电路拓扑结构，以适应不同的电压等级应用，并逐渐应用于飞轮储能、超级电容器、电池和满足各种不同的应用需求。因而有必要从满足电储能等小容量双向功率传递的储能系统中。网运行要求

8、的角度对各种PCS装置的拓扑结构进行进入20世纪90年代，新型电力电子器件，如深入分析比较。绝缘栅双极型晶体管（insolatedgatebpolar