一款有效的電流源型雙向儲(chǔ)能變流器設(shè)計(jì)方案

環(huán)境污染和能源危機(jī)問(wèn)題的日益嚴(yán)峻促使分布式新能源發(fā)電在我國(guó)發(fā)電能源結(jié)構(gòu)中所占的比例逐年增加，然而分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)易隨環(huán)境波動(dòng)、難以預(yù)測(cè)的特性對(duì)電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定、可靠性和電能質(zhì)量產(chǎn)生影響。

電池儲(chǔ)能系統(tǒng)作為一種能量存儲(chǔ)媒介，具有雙向功率能力和靈活調(diào)節(jié)特性，可以有效改善可再生能源發(fā)電功率波動(dòng)性與間歇性對(duì)電網(wǎng)帶來(lái)的負(fù)面影響，提高電網(wǎng)對(duì)分布式新能源的接納能力，因此具有廣闊的應(yīng)用前景。

儲(chǔ)能變流器作為電池儲(chǔ)能系統(tǒng)中關(guān)鍵部件之一，可將不同種類(lèi)電池存儲(chǔ)的直流能量轉(zhuǎn)換為符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的交流電能。長(zhǎng)期以來(lái)，電壓型儲(chǔ)能變流器以其較低的損耗、簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)及控制等優(yōu)點(diǎn)在電池儲(chǔ)能系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。

但是由于電壓型變換器從交流側(cè)到直流側(cè)具有升壓特性，導(dǎo)致其在低壓范圍內(nèi)調(diào)節(jié)范圍小，如需滿(mǎn)足系統(tǒng)寬范圍電壓輸出要求，電壓型AC-DC變換器還需額外的DC-DC降壓電路。而且電壓型變換器直流側(cè)輸出電流紋波大，而蓄電池對(duì)電流紋波非常敏感，電流紋波過(guò)大會(huì)對(duì)電池的使用壽命造成嚴(yán)重?fù)p害。

針對(duì)上述問(wèn)題，由于電流型變換器從交流側(cè)至直流側(cè)為降壓特性，具有寬范圍的電壓輸出和電流調(diào)節(jié)能力，而且輸出電流紋波小，因此電流源型變換器比電壓型變換器在電池儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用中更具優(yōu)勢(shì)。

本文設(shè)計(jì)了一種基于電流源型變換器的雙向儲(chǔ)能變流器，該變流器采用三相電流源型AC-DC變換器與特殊隔離型DC-DC變換器相結(jié)合的兩級(jí)式結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)低壓范圍內(nèi)寬范圍的電壓、電流調(diào)節(jié)，并且輔以特殊隔離型DC-DC變換器實(shí)現(xiàn)電氣隔離，以及能夠改變系統(tǒng)直流側(cè)電流方向，實(shí)現(xiàn)能量雙向流動(dòng)。并基于DSP TMS320F28335和SVPWM控制算法實(shí)現(xiàn)了對(duì)該變流器的數(shù)字控制。

最后研制了一套10kW的變流器測(cè)試樣機(jī)，測(cè)試結(jié)果表明該變流器在低壓范圍內(nèi)電壓輸出范圍大，可以實(shí)現(xiàn)能量雙向流動(dòng)，測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證了該變流器設(shè)計(jì)方案的可行性和有效性。

圖6系統(tǒng)控制框圖

結(jié)論

本文針對(duì)電壓源型AC-DC儲(chǔ)能變流器低壓調(diào)節(jié)范圍小、電流紋波大的問(wèn)題，提出了一種新型的電流型儲(chǔ)能變流器結(jié)構(gòu)，試驗(yàn)結(jié)果表明該系統(tǒng)在低壓范圍內(nèi)電壓輸出范圍寬，電流紋波小，具有電壓、電流均可調(diào)的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)能量雙向流動(dòng)，具有很好的應(yīng)用前景。