儲(chǔ)能電池用充放電機(jī)的設(shè)計(jì)

摘要：為適應(yīng)儲(chǔ)能電池的應(yīng)用場(chǎng)合，設(shè)計(jì)了一種適用于并網(wǎng)的新型充放電機(jī)。采用AC／DC，DC／DC的兩級(jí)結(jié)構(gòu)，采用空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)技術(shù)實(shí)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(shí)，有效抑制了直流紋波。實(shí)驗(yàn)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(chǔ)能電池；充放電機(jī)；二重化

1 引言
隨著電池技術(shù)進(jìn)步和電力電子器件性能提升，如何利用電池儲(chǔ)能技術(shù)成為新能源領(lǐng)域的重要議題。充放電機(jī)作為儲(chǔ)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(jiàn)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(huì)給電網(wǎng)帶來(lái)大量低次諧波，嚴(yán)重污染供電電網(wǎng)。且電池充、放電大多采用兩套獨(dú)立裝置，不僅浪費(fèi)了資源．也極大增加了運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用。
為解決目前充放電設(shè)備普遍存在的問(wèn)題，在此介紹了一種儲(chǔ)能電池用充放電機(jī)，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(jī)主拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。系統(tǒng)通過(guò)變壓器與電網(wǎng)相連，再通過(guò)軟啟動(dòng)電路、LCL濾波器和三相橋式IGBT模塊相連，最后通過(guò)二重化直流升降壓電路接電池。電池與網(wǎng)側(cè)能量可進(jìn)行雙向流動(dòng)。充電時(shí)，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(shí)，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(kāi)討論。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
3．1 充放電機(jī)中的交流控制算法實(shí)現(xiàn)
為方便分析，簡(jiǎn)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(biāo)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。