【《储能装置的基本原理分析概述》1600字】

储能装置的基本原理分析概述目录TOC\o"1-3"\h\u3675储能装置的基本原理分析概述 112981.1储能装置基本结构 151471.2储能装置工作原理 2258271.3储能装置控制方法 31.1储能装置基本结构随着储能装置充放电时其内部能量的变化，其输出的电压也会跟随之一同变化，尤其是输出电压与内部能量存在直接关联的储能元件如超级电容等。然而这种电压的不稳定性对于实际系统的稳定运行是不利的，需要可调节的直流电压变换器以确保储能元件在正常充放电时对外输出的直流电压保持稳定。本节将对不同的基于DC/DC变换器的储能装置结构进行分析，选出能够在运行时保持电压稳定并快速实现双向功率流动的结构，在后续仿真中应用。根据是否存在变压器，可分为隔离型和非隔离型两大类双向DC/DC变换器[40-41]分布式的储能装置需要能够模块化和小型化的变换器，相较于隔离型变换器非隔离型变换器的结构中仅存在开关器件和电容电感等，有利于减小储能元件体积和成本。同时对于非隔离型双向DC/DC变换器的应用研究也十分广泛，其主要使用的几种结构为半桥型、CUK型和SEPIC型三种，其主电路结构如图2-7。其中采用电感作为中间环节实现升压和能量储存传递的属于电感储能式变换器，其代表为半桥型；采用电容作为中间环节实现升压和能量储存传递的属于电容储能式变换器，即为CUK型和SEPIC型。(a)半桥型(b)CUK型(c)SEPIC型图2-7非隔离型双向DC/DC变换器由图2-7可知，与半桥型结构相比CUK型和SEPIC型结构更为复杂，中间环节众多。在需要的元件上半桥型只需要一个电感而后两种结构均需要两个电感和一个电容，在通过相同的功率的情况下，半桥结构需要的电感值更小和开关频率更低，这也使得其效率相比于CUK和SEPIC型更高。除此以外，在功率器件承受电流电压应力的大小上，半桥型结构中也要明显小于另外两者。因此，本文选取半桥型双向DC/DC变流器作为中间环节，来连接储能装置和基于MMC的同相供电装置子模块直流电容。1.2储能装置工作原理双向DC/DC变流器作为连接同相供电装置与储能装置的重要装置，需要具有有效的双向功率传递作用，本文采用半桥型双向DC/DC变流器并对其实现功率流动的工作原理进行分析。当储能系统充电时，双向DC/DC变换器中开关导通关断，此时电流由直流侧流向储能元件，电流分别给储能元件和电感L充电，由于储能单元与电感压降二极管两段不导通，电流形成回路，如图2-8a所示；当与都关断时，电感电流下降电感L上电压反向，续流二极管导通继续为储能元件充电，系统处于续流充电状态，电流形成回路，如图2-8b所示。当储能系统放电时，双向DC/DC变换器中开关导通关断，此时电流由储能元件流向直流侧，由于导通储能元件给电感L充电，由于储能单元与电感压降二极管两段不导通，电流形成回路，如图2-8c所示；当与都关断时，电感电流下降电感L上再次电压反向，续流二极管导通储能元件向直流侧充电，如图2-8d所示。图2-8储能系统充放电原理图1.3储能装置控制方法储能装置使用的半桥型双向DC/DC变换器一般采用三种控制方法，根据控制的参数不同可分为电流控制、功率控制和稳压控制。电流控制采用单个环节实现，即电流偏差环反馈控制，将储能元件端口的实际电流与预期的参考电流进行比较，偏差值通过PI调节器，输出信号经过PWM调制产生DC/DC变换器的实际开关信号。电流流控制原理如图2-9所示。图2-9电流控制原理图功率控制也采取单个环节实现，即功率偏差环反馈控制，测量储能元件端口的实际电压和实际电流相乘后得到储能元件对外充放电功率，用预期参考功率值与之比较，得偏差值后通过PI调节器，输出信号经过PWM调制产生DC/DC变换器的实际开关信号。功率控制原理如图2-10所示。图2-10功率控制原理图稳压控制采用双环控制实现，分为电压外环与电流内环，电压外环将子模块参考电压与实际电压作比较，得偏差值通过PI调节器，输出信号经过限幅环节减小子模块电压波动的影响，再作为电流内环参考值，减去电感电流值得偏差值，通过PI调节器后输出信号经过PWM调制产生DC/DC变换器的实际开关信号。稳压控制原理如图