儲(chǔ)能電池用充放電機(jī)的設(shè)計(jì)

由圖可知，整流與逆變具有相同的控制過程。只要將控制直流母線電壓Udc的PI環(huán)的輸出idref限定在正值范圍，則交流電流會(huì)從電網(wǎng)流向直流母線，反之直流側(cè)電能就會(huì)流向電網(wǎng)。通常情況下，q軸PI控制的目標(biāo)參數(shù)給定值iqref=0，這使得充放電機(jī)運(yùn)行在功率因數(shù)為1的狀態(tài)下。但在逆變情況下，若將iqref設(shè)定為有效的正值或負(fù)值，則充放電機(jī)將會(huì)向交流側(cè)發(fā)出電流超前或滯后電壓的無功，根據(jù)需要調(diào)節(jié)電網(wǎng)側(cè)的電能質(zhì)量。
3．2 充電機(jī)中的直流控制的實(shí)現(xiàn)
充放電機(jī)的直流側(cè)主電路結(jié)構(gòu)由兩對(duì)IGBT、兩只儲(chǔ)能電感L1，L2和濾波電容C組成。該電路采用二重化結(jié)構(gòu)。效果圖如圖4所示，兩路直流輸出合成后得到紋波更小的輸出電流，同時(shí)使充放電電流與功率都得到成倍提高。

充電時(shí)，兩對(duì)IGBT的下管關(guān)斷，通過對(duì)充電電流與電壓的雙閉環(huán)控制輸出上管導(dǎo)通的占空比，實(shí)現(xiàn)Buck控制，將高頻整流后的母線電壓降低后給電池充電；放電時(shí)，兩對(duì)IGBT的上管關(guān)斷，通過對(duì)放電電流與電壓的雙閉環(huán)控制輸出下管導(dǎo)通的占空比，實(shí)現(xiàn)Boost控制，使電池對(duì)電網(wǎng)放電。升降壓控制采用雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)，外環(huán)是電壓環(huán)，內(nèi)環(huán)是電流環(huán)，電壓環(huán)的輸出作為電流環(huán)的基準(zhǔn)值。設(shè)計(jì)時(shí)要求內(nèi)環(huán)響應(yīng)速度比外環(huán)快，這樣整個(gè)結(jié)構(gòu)在該控制策略下具有較大的系統(tǒng)增益及快速的電流跟隨性能，從而使系統(tǒng)獲得很好的動(dòng)態(tài)性能和抗干擾能力。
3．3 系統(tǒng)充放電實(shí)現(xiàn)
交流側(cè)經(jīng)SVPWM后發(fā)出6路PWM驅(qū)動(dòng)維持Udc穩(wěn)定，電池充電時(shí)母線上的電能經(jīng)過雙閉環(huán)PI控制降壓，得到目標(biāo)充電電流與電壓；放電時(shí)電池側(cè)經(jīng)過雙閉環(huán)控制升壓，得到目標(biāo)放電電流與電壓。需要說明的是，交流側(cè)工作狀態(tài)(整流或逆變)完全不受自身算法控制，它與直流側(cè)電池狀態(tài)(放電或充電)有關(guān)，可認(rèn)為此時(shí)交流側(cè)為電池與電網(wǎng)能量交換的媒介，能量流動(dòng)完全由電池的充放電方向決定，實(shí)現(xiàn)過程如圖5所示。

4 實(shí)驗(yàn)
圖6為充放電機(jī)實(shí)驗(yàn)運(yùn)行結(jié)果?？梢?，圖6a中高頻整流的波形平滑，無明顯畸變，功率因數(shù)近似為1；圖6b中紋波電流較大；圖6c中電流紋波明顯小于各橋臂單獨(dú)工作時(shí)的情形；圖6d中交流側(cè)電流正弦度較好，Udc平穩(wěn)，電池側(cè)控制電流穩(wěn)定、無明顯紋波波動(dòng)。

5 結(jié)論
介紹了儲(chǔ)能電池用充放電機(jī)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和工作原理，對(duì)交流側(cè)高頻整流與逆變過程作了理論描述，并針對(duì)蓄電池充放電要求對(duì)升降壓電路進(jìn)行二重化，該方法極大削弱了直流紋波，并成倍提升了充放電電流與功率。由充放電裝置的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見，設(shè)計(jì)的儲(chǔ)能電池用充放電機(jī)能成功并網(wǎng)運(yùn)行，并能實(shí)現(xiàn)電池與電網(wǎng)兩側(cè)能量的雙向流動(dòng)，交流側(cè)電流正弦度良好，功率因數(shù)近似為1，直流電流穩(wěn)定、紋波小。