複合級聯多電平電池儲能功率轉換系統研究

《複合級聯多電平電池儲能功率轉換系統研究》是依託上海交通大學，由李睿擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：複合級聯多電平電池儲能功率轉換系統研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：李睿
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

本項目開展基於可再生能源功率波動平滑的電池儲能功率轉換系統（Power Conversion System-PCS）研究，申請者提出一種複合級聯多電平電池儲能PCS，它在傳統的 級聯H 橋PCS 的H 橋直流側和儲能電池之間插入隔離型雙向直流變換器，具有模組化設計和高冗餘性。複合級聯儲能PCS 工作在功率大波動條件下，通過合理控制雙向直流變換器，減緩儲能電池充放電電流變化率，促進儲能電池的安全高效運行。申請者計畫研究功率大波動下儲能電池與PCS 匹配理論與控制設計方法、PCS 主電路拓撲設計與損耗最佳化方法、PCS 中多模組互聯穩定性分析和網路化控制方法、PCS功率控制策略和電池荷電狀態均衡控制方法、PCS 冗餘保護方法。研製200kW/690V接入、9模組複合級聯H橋電池儲能PCS，驗證提出的理論和方法。

結題摘要

本項目面向用於可再生能源功率波動平滑的電池儲能領域，提出了一種適合中壓電網直接接入的複合級聯多電平電池儲能功率轉換系統的電路拓撲。該拓撲在傳統的級聯H橋儲能變換器的H橋直流側和儲能電池之間插入了隔離型雙向直流變換器，具有模組化設計和高冗餘性。複合級聯儲能變換器工作在功率大波動條件下，通過合理控制雙向直流變換器，可以減緩儲能電池充放電電流變化率，促進儲能電池的安全高效運行。 項目負責人和參與者研究了變換器效率最佳化方法，通過比對各種軟開關技術最終確定採用軟開關雙向直流變換器作為電池模組與變換器H橋模組的接口；研究了儲能變換器共模電流抑制方法，通過分析儲能功率轉換系統漏電流模型並提出相應濾波方法，抑制了級聯式電池儲能系統的共模干擾；研究了儲能變換器中多模組互聯穩定性分析和網路化控制方法、儲能變換器電池能量管理方法、儲能變換器故障診斷與冗餘保護方法、儲能變換器全工況無縫切換和電網故障穿越方法，通過多級荷電狀態均衡控制策略和功率轉換系統子模組和系統故障保護策略的套用，實現了電池系統的安全運行。通過分析儲能功率轉換系統阻抗模型，解決了弱電網運行穩定性問題。研製了3相共60鏈節的實驗樣機，全面驗證了提出的理論和方法。