储能PCS技术详细介绍

储能系统中的PCS技术成两者间的双向能伉流动，并通过控制策略实现对电池的充放电管理、电侧负荷1.1DC/DC+DCAC(l)DC/DCDC/AC变流器工作在整流状态，将电网测交流电压整流为DC/DC变流器降压得到储能电池充电电压。储能电池放电DC/ACDC/DCDC/AC提供直流侧输入电压，经变流器输出合适的交流电压。DC/DC系统的转换效率降低。常见的转换形式及其拓扑图：双向DC/DC变流器双向DC/DC...................................'池统电系．池统电系七-················- ；电网4-1DC/DC变流器拓扑图电池图4-2直流共侧DC/DC变流器拓扑图池统电池统电系池统电系池统电系池统电系相比常规的结构，直流共侧系统及交流共侧系统，可采用模块化连接方式2DC/AC直接连接DC/AC的直流端。储能电池系统充电时，双向DC/AC变流器工作在整流状态，将系统侧交流电转化为直特点：适用千电网中分布式独立电源并网，结构简单。环节能耗(3)仅含DC/AC环节的PCS拓扑图如图4-4所示：电池串并联系统电网图4-4仅含DC/AC变流器拓扑图(4)包含DC/AC环节的PCS拓扑图如图4-5所示，这种拓扑结构的扩容方式是，多组电池组分别经过各自的DC/AC环节后再并联，并联后滤波并网。这种拓扑结构的优点是：采用模块化连接方式，配置更加灵活。当个别电池系统出现故障时，电池系统还能继续工作。但这种结构存在电力电子器件增多，控制系统设计复杂等不足之处。电也妥并联系统电网氐纹联系线3z-源

图4-5包含DC/AC环节的PCS拓扑图IGBT同时导通情况。在直通情况下，z-源网络的逆变器就是通过给桥臂加入直通状态，使直通状态和非直通状态按预设的升压调制方式交替出现来实现直流链电压泵升的。(2)(2)特点：升压电路少，原理简单，控制方便，不需要额外的开关管；升降压比高，使储能电池容品选择范围宽泛；消除了由死区带来的输出电压波形畸变。(3)z-源+DC/AC拓扑图主丁主丁 上下电网1.4H1.4H桥级联型H桥变流器由若干个功率单元组成，电池组连接到功率单元两端，如图4-7所示。每个功率单元中有两对开关状态互补的开关，每对互补开关的动作将导致该相的输出电压上升或下降一个单元直流母线电压。通过合理选择产生上升和下降沿的开关组合，即可完成不同开关间的轮回。电网电两图4-7b6型接法图4-7b6型接法常见的滤波器有：L型滤波器、LC型滤波器、LCL型滤波器。L型滤波器拓扑图：(2)主T土丁L典型的并网逆变器通过串联电感滤波器，来哀减输出电流的开关频率谐波分量，但在低开关频率的大功率并网逆变器中，采用电感滤波器需较大的电感量，电感值的增加不但提高了成本，且不利千逆变器的控制。L型滤波器拓扑图：(2)主T土丁图图4-8L型滤波器拓扑图2.22.2LC型滤波器型滤波器的优点是成本低、插入损耗小。不足是当工作频率较低时，型滤波器拓扑图主T主T士2.3.LCL2.3.LCL型滤波器Cl)LCL型滤波器的高频衰减特性好，但其滤波元件参数设计及并网电流控制策略较为复杂。LCL型滤波为三阶系统，具有更好的高频衰减特性，对高频分最呈高阻状态，要达到相同的滤波效果，LCL型滤波器总电感榄比L型小得多，但作为三阶系统，LCL型滤波需要确定两个电感噩，一个电容，增加了设计难度，而且LCL型滤波还带有谐振问题，控制回路设计比较复杂。(2)LCL型滤波器拓扑图：电池系统4-10LCL型滤波器拓扑图3最优设计拓扑结构变流器：随着电池技术的发展，仅依靠电池串并联可达到稳定的功率及容榄，DC/DC环节，不仅减少元器件，也可使控制变得简单。源网络变流器，允许逆变桥上下管直通状态，省去死区环节，提高变流器安全性及可靠性，提高输出波形质榄。滤波器：LCL的动态性能，并且受电网的影响较小。3.lDC/AC+LCL滤波电池z-源网络+LCL

图4-11DC/AC+LCL型滤波器拓扑图池统池统电系奴字信号处双芯片llSI'图4-12z-源网络+LCL型滤波器拓扑图4国内品牌PCS拓扑结构阳光电源采用DC/AC拓扑结构，如下图4-13所示：OC十一11圃曙龟蕙图4-13阳光电源交流PCS拓扑图上能电气采用DC/AC+LCL滤波器拓扑结构和DC/AC+LC滤波器拓扑结构，如下图4-14、4-15所示：J!.,.

图4-14上能电气交流PCS拓扑图(RC型）`三·，`三·，.I.....

i图4-15上能电气交流PCS拓扑图(RH型）i盛弘股份采用DC/AC拓扑结构，如下图4-16所示：

三5控制方法5控制方法主要的控制方法有：滞环控制、无差拍控制、滑块控制、篮复控制、模糊控制、神经网络控制。5.1滞环控制(l)概念：滞环控制也叫Bang-Bang控制或纹波调节器控制，即将输出电压维持在内部参考电压为中心的滞环宽度内。控制瞬时比不依赖千变流器系统的数学模型、系统参数，从而也不需要对系统模二门电路二Vmax滞环比较 压 ｀Vmin图4-17滞环控制原理图误差拍控制一种基千被控制对象准确数学模型的控制方法。误差拍控制的基布思想时根据逆变器的状态方程和输出反馈信号（通常是输出滤波电容的电压和电流）推算出下一个开关周期的P\VM脉冲宽度。特点：非常接近参考电压。但是要求控制脉宽必须在当怕计算当怕输出，否则会破坏控制特性，且影响系统的稳定性。动模态控制器使系统状态从超平面之外向超平面收束。特点：具有很强的鲁棒性，但也存在控制系统稳态效果不佳、块切换面难千选取、控制效果受采样率的影响．原理图：

图4-18滑块控制原理图一种基千内模原理的控制方法，内模原理是把作用千系统的外部信号的动力学模型植入控制器以构成高准确度反馈控制系统的一种设计原理。特点：可以消除周期性干扰产生的稳态误差，但由千重复控制延时一个工频周期的控制特点，使得单独使用重复控制的变流器动态特性极差，无法确定变流器的指标要求。原理图：

图4-19重复控制原理图概念：先将信息模糊化，然后经模糊推理规则得到模糊控制输出，最后将模糊指令进行精确化计算录终输出控制值。原理图：5.6神