基于三电平双向逆变器的蓄电池充放电控制系统设计.pdf

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1、2012年第4期工业仪表与自动化装置·27·基于三电平双向逆变器的蓄电池充放电控制系统设计陈雪亮，李晓英(兰州理工大学，兰州730050)摘要：依据风光柴互补发电系统中蓄电池充放电过程的特点，提出了一种基于三电平双向逆变器的蓄电池充放电控制系统的设计方案；给出了该系统的结构及控制原理，详细介绍了系统的硬件及软件设计。该控制系统可以有效地对蓄电池进行充放电控制，实现蓄电池与交流母线间能量的双向流动。关键词：风光柴互补；三电平；双向逆变器；控制系统中图分类号：TM464文献标志码：A文章编号：1000—0682(2012)04—0027—04Designofbatterycharg

2、e—dischargecontrolsystembasedonthethree．．1evelbi．directionalinverterCHENXueliang，LIXiaoying(LanzhouUniversityofTechenology，Lanzhou730050，China)Abstract：Accordingtothebatterycharge-dischargeprocess’Scharacteristicsinthewind—solar—dieselhybridpowersystem，thispaperpresentedanewdesignproposalfor

3、batterycharge—dischargecontrolsys—ternwhichbasedonthree—levelbi—directionalinverter．Itgavestructureandcontrolprincipleofthesystemandintroduceddesignofhardwareandsoftwareofthesystemindetails．Theexperimentalresultsshowthatthecontrolsystemcaneffectivelycontrolthebatterychargeanddischarge，andach

4、ievetwo-wayflowofenergybetweenbatteryandACbus．Keywords：wind-solar-dieselhybrid；three—level；bi—directionalinverter；controlsystemOSlg-放电控制，具有结构简单、运行可靠的优点。1系统结构风光柴互补发电系统能充分利用风能和光能资源发电，在资源上具有最佳匹配，减少因采用单一资基于纯交流母线供电的风光柴互补发电系统结源可能造成的电力供应不足。将柴油发电机作为后构框图如图1所示，主要由风力发电单元、光伏发电备供电单元，蓄电池作为储能单元可使系统更加稳单元、蓄电

5、池单元、柴油发电单元等构成。其中，柴定。目前，国内对该技术的研究正处于起步阶油发电机为后备供电单元，蓄电池为储能单元。段。在风光柴互补发电系统中，三电平双向逆变器主要功能为实现蓄电池组与交流母线问能量的双向流动。该文设计了一种基于dsPIC3OF3011芯片的三电平双向逆变控制系统，可以实现对蓄电池的充交流母线收稿日期：2012—03—27基金项目：甘肃省自然科学基金项目(1014RJZA031)作者简介：陈雪亮(1984)，男，江西南昌人，硕士研究生，主要研究方向为电力电子系统控制。图1风光柴互补发电系统结构框图·28·工业仪表与自动化装置2012年第4期当发电系统正常运行时

6、，由风光发电单元给负载供电，多余的能量通过控制器提供给蓄电池。一旦风光发电单元的输出功率小于负载所需时，控制系统切换到逆变模式，将直流电逆变成交流供给负载。同时，不断对蓄电池端电压进行检测，当其达到放电终止电压时，启动柴油发电机给负载供电，并对蓄电池进行充电，防止因过度放电对蓄电池造成伤害。根据风光柴发电系统的特点，采用一种三电平双向逆变控制系统来实现蓄电池和交流母线间的能量转换。在系统运行过程中，不仅需要对逆变输出电压的幅值和频率进行调整，还需控制蓄电池的充放电电压和电流，以此来保护蓄电池。三电平双向逆变器主电路结构如图2所示，主电路由三电平整流电路及DC／DC双向变换器构图

7、2三电平双向逆变器主电路结构图成引。主要分为：主控制电路、电压和电流检测电路、过电2系统硬件设计压检测电路、复位电路及隔离驱动电路等。三电平双向逆变器控制系统电路如图3所示，8—9—。一-L—+5vRE0+NCVCVEC7IVNCCHVOB可T一+．．口9一1ANO—NCGNVOD61I34C0MVS5—，——NCNC——一+5VI．一坚V1．J3-IC7RE5—crc卜23N+—CVVCVC0E671I3VlCN(O：CMVHVBOS彝5一TI45NCGND———NCNC——+15VANl