儲能電池用充放電機的設(shè)計

摘要：為適應(yīng)儲能電池的應(yīng)用場合，設(shè)計了一種適用于并網(wǎng)的新型充放電機。采用AC／DC，DC／DC的兩級結(jié)構(gòu)，采用空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)技術(shù)實現(xiàn)逆變與整流，在DC／DC變換側(cè)采用二重化形式，在提高最大充放電功率的同時，有效抑制了直流紋波。實驗結(jié)果表明裝置在直流側(cè)與交流側(cè)均得到較為理想的波形。
關(guān)鍵詞：儲能電池；充放電機；二重化

1 引言
隨著電池技術(shù)進步和電力電子器件性能提升，如何利用電池儲能技術(shù)成為新能源領(lǐng)域的重要議題。充放電機作為儲能電池的核心設(shè)備在電池能與電能的相互轉(zhuǎn)化中起決定作用。目前最常見的較大功率充電設(shè)備多采用三相相控或不控整流方式，這會給電網(wǎng)帶來大量低次諧波，嚴重污染供電電網(wǎng)。且電池充、放電大多采用兩套獨立裝置，不僅浪費了資源．也極大增加了運行和維護費用。
為解決目前充放電設(shè)備普遍存在的問題，在此介紹了一種儲能電池用充放電機，采用并網(wǎng)逆變與整流的雙向結(jié)構(gòu)，集充、放電于一體。該設(shè)備采用SVPWM技術(shù)和DC／DC二重化結(jié)構(gòu)，在增加一路升降壓電路結(jié)構(gòu)的情況下，成倍提高直流輸入輸出功率，大幅削弱直流紋波。

2 工作原理
圖1為充放電機主拓撲結(jié)構(gòu)圖。系統(tǒng)通過變壓器與電網(wǎng)相連，再通過軟啟動電路、LCL濾波器和三相橋式IGBT模塊相連，最后通過二重化直流升降壓電路接電池。電池與網(wǎng)側(cè)能量可進行雙向流動。充電時，三相交流電經(jīng)變壓器降壓、LCL濾波器濾波，再經(jīng)SVPWM整流和Buck變換給電池充電；放電時，電池經(jīng)Boost電路和SVPWM逆變、LCL濾波器濾波，最后經(jīng)由變壓器將能量回饋電網(wǎng)。為分析方便，將二重化直流升降壓電路稱為直流側(cè)，其余部分稱作交流側(cè)，兩者分開討論。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)
3．1 充放電機中的交流控制算法實現(xiàn)
為方便分析，簡化變流結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

式中：ud，uq為三相電網(wǎng)電壓合成矢量的d，q軸分量；id，iq為三相電流合成矢量的d，q軸分量，由軟件鎖相和三相電流坐標變換得到；urd，urq為三相空間矢量交流側(cè)電壓的d，q軸分量，由PI環(huán)輸出。