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第五章储能控制技术

储能控制技术?浙江大学电气工程学院本章内容：储能电池数学模型储能变流器控制技术储能变流器黑启动控制技术 第五章储能控制技术

储能控制技术?浙江大学电气工程学院5.1储能电池数学模型?简单电池模型 简单电池模型由理想电池和等价电阻串联组成： 图中，E0为开路电压，V0为储能电池的端电压。 该模型不考虑电池内阻随荷电状态和电解液浓度而变化的特性，一般应用于不限电量和不考虑荷电状态的电路仿真实验中。

储能控制技术?浙江大学电气工程学院5.1储能电池数学模型?Thevenin电池模型 Thevenin电池模型由电压E0，内阻R0，电容Cp和过压电阻Rp组成： 图中，Cp为平行金属板间的电容，Rp为非线性阻抗，即极化阻抗；该模型的所有元件值都是电池在不同状态条件下的函数。

储能控制技术?浙江大学电气工程学院5.1储能电池数学模型?三阶动态等效模型 主要由主支路和寄生支路组成： 主反应支路由电阻R1、R2、电容C和电压源Em构成，考虑了电极反应、能量散发和欧姆效应；寄生支路由Rp、Ep和一个二极管组成，考虑了充电过程的析气效应等副反应。

储能控制技术?浙江大学电气工程学院5.1储能电池数学模型?其他等效模型 RC模型：结构相对简单，但精度很差； PNGV模型：具有很高精度，但结构非常复杂，温度、电流和SOC之间的耦合度很高。RC模型PNGV模型

储能控制技术?浙江大学电气工程学院5.1储能电池数学模型?各模型适用情况 在并非针对储能电池特性进行研究的仿真中，一般采用简单等效电路； 对于Thevenin模型和三阶等效电路模型，为了精确反应电池内部反应情况，其具有非常高的耦合度和复杂的计算过程； 模型能满足研究需求，但是要大量时间用于调整参数。

储能控制技术?浙江大学电气工程学院5.1储能电池数学模型?动态模型 将可控电压源和固定电阻串联，可兼顾电池模型的准确性和易用性： 储能电池内阻的变化转化为端电压的动态变化，从而简化内部化学变化。

储能控制技术?浙江大学电气工程学院5.1储能电池数学模型?动态模型 可控电压源的充电电压可表示为： 放电电压可表示为：E0：储能电池起始电压K：极化阻抗Q：储能电池容量i*：低频动态电流?

储能控制技术?浙江大学电气工程学院5.2储能变流器控制技术?主电路模型igabc、vgabc：交流测的三相电流和电压Vdc：储能变流器直流侧电压Rgabc：包括电抗器电阻在内的每相线路电阻C：直流母线电容Iload：直流侧的电流Lgabc：每相进线电抗器的电感

储能控制技术?浙江大学电气工程学院5.2储能变流器控制技术?三相静止坐标系下式中，Sgabc为三相PWM变换器中各相桥臂的开关函数，定义上桥臂功率元件导通时为1、下桥臂功率元件导通时为0。

储能控制技术?浙江大学电气工程学院5.2储能变流器控制技术?三相静止坐标系下储能变流器交流侧三相电流之和应为零： 将上式代入变流器数学模型可得：

储能控制技术?浙江大学电气工程学院5.2储能变流器控制技术?三相静止坐标系下储能变流器交流侧的三相线电压与各相桥臂开关函数Sga、Sgb、Sgc关系为：转换为相电压

储能控制技术?浙江大学电气工程学院5.2储能变流器控制技术?三相静止坐标系下 将开关函数与相电压的关系式代入变流器数学模型，可得： 由于该式的推导过程对单储能变流器的运行条件未做任何假定，故在电网电压波动、三相不平衡等情况下均能有效适用。

?浙江大学电气工程学院5.2储能变流器控制技术?幅值守恒原则下的坐标变换关系 由三相静止坐标系到两相静止αβ坐标系的变换简称为3s/2s变换，其变换矩阵和矢量关系如下： 从两相静止αβ坐标系到两相同步速ω1旋转坐标系的变换简称为2s/2r变换，其变换矩阵和矢量关系如下：储能控制技术

?浙江大学电气工程学院5.2储能变流器控制技术 根据3s/2s与2s/2r变换，可得由三相静止坐标系到两相同步速旋转dq坐标系间的变换矩阵为： 三相静止(a，b，c)坐标系、两相静止(α，β)坐标系以及两相同步速ω1旋转(d，q)坐标系中，空间矢量F(广义地代表电压、电流、磁链等)的空间位置关系如图：储能控制技术?幅值守恒原则下的坐标变换关系

?浙江大学电气工程学院?两相静止坐标系下 若三相进线电抗器的电感、电阻相等，即Lga=Lgb=Lgc=Lg，Rga=Rgb=Rgc=Rg，αβ坐标系下储能变流器数学模型为：ugα、ugβ:电网电压的α轴、β轴分量igα、igβ:变流器输入电流的α轴、β轴分量vgα、vgβ:变流器中三相交流侧电压的α轴、β轴分量Sα、Sβ:开关函数的α轴、β轴分量5.2储能变流器控制技术储能控制技术

?浙江大学电气工程学院?两相同步旋转