基于锂电池的储能功率转换系统.pdf

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1、第47卷第9期电力电子技术Vo1．47，No．92013年9月PowerElectronicsSeptember2013基于锂电池的储能功率转换系统朱明正，高宁，陈道，蔡旭1I2(1．上海交通大学，电子信息与电气工程学院，风力发电研究中心，上海200240；2．上海交通大学，海洋工程国家重点实验室，上海200240；3．上海航天电源技术有限责任公司，上海201615)摘要：研究了～种适合大容量应用的电池储能功率转换系统(PCS)，该系统电路拓扑为三相桥式结构，采用磷酸铁锂电池为储能载体，可与电网进行四象限能量交互。研究了PCS的

2、主电路拓扑、控制算法及控制系统结构．构建了25kW全数字控制实验样机，全面验证所提理论和方法。实验结果表明，该PCS具有输入功率因数可控，输出交、直流电压稳定，谐波污染较小等优点，满足电池储能系统的相关技术要求。关键词：功率转换系统；电池储能；磷酸铁锂电池中图分类号：TM933．3文献标识码：A文章编号：1000—100X(2013)09—0075—02ResearchonPCSBasedontheLithiumBatteryEnergyStorageSystemZHUMing—zheng，GAONing，CHENDao，CAI

3、Xu，(1．WindPowerResearchCenter，ShanghaiJiaoUniversity，Shanghai200240，China)Abstract：Akindofbatterystoragepowerconvertsystem(PCS)forlargecapacityapplicationisstudied，thesystemtakesthethree—phasebridgestructureascircuittopology，takingthelithiumironphosphatebatteryasener

4、gycarrierandinteractingenergywiththegridinfourquadrants．Thetopologyofthemaincircuit，PCScontrolalgorithmandthestructureofcontmlsystemarestudied，constructingafulldigitalcontro1]ed25kWprototype，comprehensivelyvalidat—ingtheproposedtheoryandmethods．TheresultsshowthattheP

5、CShasadvantagessuchascontrollableinputpowerfactor，stableoutputACandDCvohageandlessharmonicpollution，meetingthetechnicalrequirementsofthebatteryenergystoragesystem．Keywords：powerconvertsystem；batteryenergystorage；lithiumironphosphatebatteryFoundationProject：Suppoaedby

6、863SmartGridMajorProjects(No．2011AAO5A111)；ShanghaiScienceFoundation(No．1ldz1200204)1引言接口，可实现电池侧与电网侧间能量的双向流动。PWM变流器应用于电池储能系统时通常应满足：随着社会发展。电力需求不断增大．导致电力直流侧输出电压稳定、可调、纹波小；网侧输入电系统的规模持续扩大，电网复杂程度逐渐增强．对流接近正弦波、畸变率低、谐波小；网侧以单位功电能质量和电力供应的可靠性要求越来越高：同率因数运行，能量可双向流动；有较强的抗干扰能时，面对日益严

7、峻的能源短缺及环境污染问题，人力；能量损耗小，电能转化效率高。类对可再生能源的开发变得越发积极。而大容量储能技术在一定程度上能解决以上问题。2控制算法电池储能具有容量相对较大、技术较成熟、环主电路等效电路及控制算法[3]如图1所示。境适应性较强、可靠安全等优点【”，可实现电能存储、平抑新能源出力波动、电网削峰填谷等功能f2J。磷酸铁锂电池具有能量密度大、自放电功率小、循环寿命长、无记忆效应、安全性能好等优点。PWM变流器作为储能电池与电网能量交互的基金项目：863智能电网重大专项(2011AA05A111)；上海市科学基金(1l

8、dz1200204)定稿日期：2013—06—30作者简介：朱明正(1987一)，男，黑龙江安达人，硕士研究图1主电路等效电路及控制算法生，研究方向为电力电子变流器。Fig．1Equivalentcircuitofmaincircuitandcontrolalg