一种面向储能系统的双向隔离型AC-DC矩阵变换器控制策略.pdfVIP

第42卷 第7期 电工 电能新 技 术 Vol.42,No.7 2023年7月 Advanced Technology of Electrical Engineering and Energy Jul. 2023 一种面向储能系统的双向隔离型AC-DC矩阵变换器控制策略 梅　 杨,慕月清,赵英鹏 (北京市变频技术工程技术研究中心,北方工业大学,北京 100144) 摘要:为了满足网侧高电能质量以及储能元件安全可靠和长使用寿命的需求,本文针对双向隔离 型AC-DC矩阵变换器提出了一套系统的控制策略,包括对系统的双闭环控制和变换器的后级单重 移相调制方法。 其中双闭环控制包含网侧电流内环控制和直流侧电流外环控制,调制方法中保持 前后级电路间协调同步,前级电路采用双线电压调制方式,后级电路采用等比例移相调制方式。 仿 真和实验结果显示,变换器的网侧功率因数可达0.99,直流侧电压纹波在0.15%以内。 直流侧电 流指令突变时,电流跟踪速度快且无超调。 因此,采用所提出的控制策略可以保证网侧电能质量 高、直流侧具有良好的动静态特性。 关键词:储能系统;AC-DC矩阵变换器;控制策略;移相调制 DOI:10.12067/ ATEEE2206044　 　 　 文章编号:1003-3076(2023)07-0059-09　 　 　 中图分类号:TM46 针对变换器的并网运行模式,有文献提出采用网侧 1　 引言 有功无功闭环控制策略,可以实现对网侧有功和无 　 　 在储能系统中,双向功率变换器作为电网和储 [12] 功功率的直接控制 ,但无法对直流侧的性能进行 能元件的接口,是实现两者能量双向传输的一个关 有效的控制。 文献[13]采用直流电压外环和交流 [1,2] 键环节 。 高频变压器在双向功率变换器中的引 电流内环的双闭环结构对变换器进行控制。 由于没 入,使储能元件和电网之间的隔离被实现,系统运行 有对直流电流直接进行控制,对直流电流的控制效 [3,4] 更加安全可靠 。 为了解决传统两级级联的双向 果不好。 文献[14]提出了一种基于空间矢量调制 [5] 功率变换器中大容量电容所引起的问题 ,当前已 和前后级间移相调制的闭环控制策略,该策略同时 提出了单级式变换器的拓扑结构。 双向隔离型AC- 考虑了对直流侧和网侧性能的需求。 但是该控制策 DC矩阵变换器是近年来面向储能系统提出的较好 略中所采用的前后级间移相调制方法将会引起高频 的拓扑结构。 与之前的变换器相比,该变换器具有 电感和高频变压器上电流应力较大的问题。 转换级数少、传输效率高、无大容量储能单元、功率 本文提出一种适用于双向隔离型AC-DC矩阵 [6] 密度高等一系列优点 。 变换器的系统控制策略,将双闭环控制与变换器的 目前针对储能系统中双向隔离型AC-DC矩阵 后级单重移相调制方法相结合,能够同时满足电网 变换器,常采用开环控制,其调制方法往往借鉴矩阵 侧的高电能质量和储能元件安全可靠充放电需求, 变换器中已提出的空间矢量调制,双线电压调制等 即网侧电流正弦、电流与电压同相位、直流侧输出电 [7,8] 方法 。 由此双向隔离型AC-DC矩阵变换器的前 压电流稳定、纹波小。 本文对系统控制策略进行了 级电路常采用双极性空间矢量或双线电压调制方 相关的理论推导