儲(chǔ)能式同相供電系統(tǒng)基本原理分析概述目錄TOC\o"1-3"\h\u30602儲(chǔ)能式同相供電系統(tǒng)基本原理分析概述 )上式中決定開(kāi)環(huán)增益，減少穩(wěn)態(tài)誤差；為控制器的諧振頻率；決定諧振頻率附近的帶寬和增益。1.2儲(chǔ)能裝置的基本原理1.1.1儲(chǔ)能裝置基本結(jié)構(gòu)隨著儲(chǔ)能裝置充放電時(shí)其內(nèi)部能量的變化，其輸出的電壓也會(huì)跟隨之一同變化，尤其是輸出電壓與內(nèi)部能量存在直接關(guān)聯(lián)的儲(chǔ)能元件如超級(jí)電容等。然而這種電壓的不穩(wěn)定性對(duì)于實(shí)際系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行是不利的，需要可調(diào)節(jié)的直流電壓變換器以確保儲(chǔ)能元件在正常充放電時(shí)對(duì)外輸出的直流電壓保持穩(wěn)定。本節(jié)將對(duì)不同的基于DC/DC變換器的儲(chǔ)能裝置結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，選出能夠在運(yùn)行時(shí)保持電壓穩(wěn)定并快速實(shí)現(xiàn)雙向功率流動(dòng)的結(jié)構(gòu)，在后續(xù)仿真中應(yīng)用。根據(jù)是否存在變壓器，可分為隔離型和非隔離型兩大類雙向DC/DC變換器[40-41]分布式的儲(chǔ)能裝置需要能夠模塊化和小型化的變換器，相較于隔離型變換器非隔離型變換器的結(jié)構(gòu)中僅存在開(kāi)關(guān)器件和電容電感等，有利于減小儲(chǔ)能元件體積和成本。同時(shí)對(duì)于非隔離型雙向DC/DC變換器的應(yīng)用研究也十分廣泛，其主要使用的幾種結(jié)構(gòu)為半橋型、CUK型和SEPIC型三種，其主電路結(jié)構(gòu)如圖2-7。其中采用電感作為中間環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)升壓和能量?jī)?chǔ)存?zhèn)鬟f的屬于電感儲(chǔ)能式變換器，其代表為半橋型；采用電容作為中間環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)升壓和能量?jī)?chǔ)存?zhèn)鬟f的屬于電容儲(chǔ)能式變換器，即為CUK型和SEPIC型。(a)半橋型(b)CUK型(c)SEPIC型圖2-7非隔離型雙向DC/DC變換器由圖2-7可知，與半橋型結(jié)構(gòu)相比CUK型和SEPIC型結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，中間環(huán)節(jié)眾多。在需要的元件上半橋型只需要一個(gè)電感而后兩種結(jié)構(gòu)均需要兩個(gè)電感和一個(gè)電容，在通過(guò)相同的功率的情況下，半橋結(jié)構(gòu)需要的電感值更小和開(kāi)關(guān)頻率更低，這也使得其效率相比于CUK和SEPIC型更高。除此以外，在功率器件承受電流電壓應(yīng)力的大小上，半橋型結(jié)構(gòu)中也要明顯小于另外兩者。因此，本文選取半橋型雙向DC/DC變流器作為中間環(huán)節(jié)，來(lái)連接儲(chǔ)能裝置和基于MMC的同相供電裝置子模塊直流電容。1.1.2儲(chǔ)能裝置工作原理雙向DC/DC變流器作為連接同相供電裝置與儲(chǔ)能裝置的重要裝置，需要具有有效的雙向功率傳遞作用，本文采用半橋型雙向DC/DC變流器并對(duì)其實(shí)現(xiàn)功率流動(dòng)的工作原理進(jìn)行分析。當(dāng)儲(chǔ)能系統(tǒng)充電時(shí)，雙向DC/DC變換器中開(kāi)關(guān)導(dǎo)通關(guān)斷，此時(shí)電流由直流側(cè)流向儲(chǔ)能元件，電流分別給儲(chǔ)能元件和電感L充電，由于儲(chǔ)能單元與電感壓降二極管兩段不導(dǎo)通，電流形成回路，如圖2-8a所示；當(dāng)與都關(guān)斷時(shí)，電感電流下降電感L上電壓反向，續(xù)流二極管導(dǎo)通繼續(xù)為儲(chǔ)能元件充電，系統(tǒng)處于續(xù)流充電狀態(tài)，電流形成回路，如圖2-8b所示。當(dāng)儲(chǔ)能系統(tǒng)放電時(shí)，雙向DC/DC變換器中開(kāi)關(guān)導(dǎo)通關(guān)斷，此時(shí)電流由儲(chǔ)能元件流向直流側(cè)，由于導(dǎo)通儲(chǔ)能元件給電感L充電，由于儲(chǔ)能單元與電感壓降二極管兩段不導(dǎo)通，電流形成回路，如圖2-8c所示；當(dāng)與都關(guān)斷時(shí)，電感電流下降電感L上再次電壓反向，續(xù)流二極管導(dǎo)通儲(chǔ)能元件向直流側(cè)充電，如圖2-8d所示。圖2-8儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電原理圖1.1.3儲(chǔ)能裝置控制方法儲(chǔ)能裝置使用的半橋型雙向DC/DC變換器一般采用三種控制方法，根據(jù)控制的參數(shù)不同可分為電流控制、功率控制和穩(wěn)壓控制。電流控制采用單個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)，即電流偏差環(huán)反饋控制，將儲(chǔ)能元件端口的實(shí)際電流與預(yù)期的參考電流進(jìn)行比較，偏差值通過(guò)PI調(diào)節(jié)器，輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)PWM調(diào)制產(chǎn)生DC/DC變換器的實(shí)際開(kāi)關(guān)信號(hào)。電流流控制原理如圖2-9所示。圖2-9電流控制原理圖功率控制也采取單個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)，即功率偏差環(huán)反饋控制，測(cè)量?jī)?chǔ)能元件端口的實(shí)際電壓和實(shí)際電流相乘后得到儲(chǔ)能元件對(duì)外充放電功率，用預(yù)期參考功率值與之比較，得偏差值后通過(guò)PI調(diào)節(jié)器，輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)PWM調(diào)制產(chǎn)生DC/DC變換器的實(shí)際開(kāi)關(guān)信號(hào)。功率控制原理如圖2-10所示。圖2-10功率控制原理圖穩(wěn)壓控制采用雙環(huán)控制實(shí)現(xiàn)，分為電壓外環(huán)與電流內(nèi)環(huán)，電壓外環(huán)將子模塊參考電壓與實(shí)際電壓作比較，得偏差值通過(guò)PI調(diào)節(jié)器，輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)限幅環(huán)節(jié)減小子模塊電壓波動(dòng)的影響，再作為電流內(nèi)環(huán)參考值，減去電感電流值得偏差值，通過(guò)PI調(diào)節(jié)器后輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)PWM調(diào)制產(chǎn)生DC/DC變換器的實(shí)際開(kāi)關(guān)信號(hào)。穩(wěn)壓控制原理如