專利名稱：一種用于液流電池儲能并網(wǎng)系統(tǒng)的雙向變換器調(diào)制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力電子變換裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于液流電池儲能并網(wǎng)系統(tǒng)的雙向變換器調(diào)制方法，以消除三相輸入電網(wǎng)電壓不平衡(幅值或相位的不對稱)、波形非正弦以及電網(wǎng)的浪涌(突升和突降)等狀況對輸出直流電壓的影響、減小變換器輸出電感電流紋波以及減小窄脈沖現(xiàn)象，達到增加輸出直流電壓調(diào)節(jié)范圍并獲得優(yōu)良的輸出電壓及輸入電流波形的目的。
背景技術(shù)：
儲能技術(shù)已被視為電網(wǎng)運行過程中的重要組成部分。系統(tǒng)中引入儲能環(huán)節(jié)后，可以有效地實現(xiàn)需求側(cè)管理，消除晝夜間峰谷差，平滑負荷，不僅可以更有效地利用電力設(shè)備，降低供電成本，還可以促進可再生能源的應(yīng)用，也可作為提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定性、調(diào)整頻率、補償負荷波動的一種手段。液流電池儲能技術(shù)是一種大規(guī)模高效電化學儲能新技術(shù)。相比于其他儲能技術(shù)， 液流儲能電池具有如下優(yōu)勢輸出功率和容量相互獨立，系統(tǒng)設(shè)計非常靈活；能量效率高； 電池使用壽命長，運行穩(wěn)定性和可靠性高；可深度放電而不損壞電池，自放電低，在系統(tǒng)處于關(guān)閉模式時無自放電；選址自由度大，無污染、維護簡單，運營成本低；無爆炸或著火危險，安全性高等。矩陣式三相交流-直流變換器是三相交流-交流變換器的一種特殊工作模式，不僅具有矩陣變換器輸入電流正弦度高、輸入功率因數(shù)可調(diào)、電能雙向流動、功率密度大等優(yōu)點；而且輸出直流電壓大范圍可調(diào)，其輸出直流電壓最大幅值可達1. 5倍交流相電壓幅值， 非常適合液流電池深度充放電的特性。矩陣式三相交流-直流變換器1由6個雙向功率開關(guān)2構(gòu)成，如

圖1所示。其中Si,j(i = P, N ； j = a,b, c)表示一個雙向功率開關(guān)2，每個雙向功率開關(guān)由兩個具有反并聯(lián)二極管的絕緣柵極雙極晶體管(IGBT)采用“共發(fā)射極”結(jié)構(gòu)構(gòu)成。上橋臂3個雙向功率開關(guān)的輸出端連接在一起，形成輸出端P，下橋臂3個雙向功率開關(guān)的輸出端連接在一起，形成輸出端N，最終輸出直流電壓UPN。矩陣式三相交流-直流變換器的輸入側(cè)為三相電網(wǎng)電壓3，分別用ua，ub, u。表示。在矩陣式三相交流-直流變換器與電網(wǎng)間接有輸入LC濾波器4。矩陣式三相交流-直流變換器輸出側(cè)接有輸出LC濾波器 5。通過對6個雙向功率開關(guān)通斷控制，可以實現(xiàn)幅值可變化的直流輸出電壓。由于矩陣式三相交流-直流變換器是三相交流-交流矩陣變換器輸出電壓頻率為零的一種特殊工作模式，通常采用的調(diào)制策略是三相交流-交流矩陣變換器的優(yōu)化 Alesina-Venturini法，S卩，取其中兩個輸出端作為直流輸出端，令輸出電壓頻率為零。但是，優(yōu)化Alesina-Venturini法無法解決電網(wǎng)電壓不平衡(幅值或相位的不對稱)、波形非正弦以及電網(wǎng)的浪涌(突升和突降)等狀況對輸出的影響。目前三相交流-交流矩陣變換器一般采用空間矢量調(diào)制技術(shù)實現(xiàn)雙向開關(guān)狀態(tài)的控制，相對于其他各種調(diào)制算法，空間矢量調(diào)制具有原理清晰、性能優(yōu)良和實現(xiàn)方便等優(yōu)點。但由于矩陣式三相交流-直流變換器在拓撲結(jié)構(gòu)上與三相交流-交流矩陣變換器不完全相同，因而，需要針對矩陣式三相交流-直流變換器拓撲結(jié)構(gòu)提出相應(yīng)地的調(diào)制方法以獲得優(yōu)良的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對矩陣式三相交流-直流變換器的拓撲結(jié)構(gòu)，提供了一種用于液流電池儲能并網(wǎng)系統(tǒng)的雙向變換器調(diào)制方法，該方法可以消除電網(wǎng)電壓不平衡、輸入波形非正弦以及電網(wǎng)浪涌等工況時對矩陣式三相交流-直流變換器輸出波形的影響，還可以極大地減小輸出電感上的電流紋波及窄脈沖現(xiàn)象，輸出穩(wěn)定的大范圍可調(diào)節(jié)的直流電壓。本發(fā)明提供的一種用于液流電池儲能并網(wǎng)系統(tǒng)的雙向變換器調(diào)制方法，其特征在于，該方法包括下述步驟(1)計算輸入相電壓空間矢量的幅值Iui I以及輸入電流空間矢量所在扇區(qū)的相對位置角θ i ；(2)計算矩陣變換器的電壓調(diào)制系數(shù)m
權(quán)利要求
1.一種用于液流電池儲能并網(wǎng)系統(tǒng)的雙向變換器調(diào)制方法，其特征在于，該方法包括下述步驟(1)計算輸入相電壓空間矢量的幅值IUiI以及輸入電流空間矢量所在扇區(qū)的相對位置角(2)計算矩陣變換器的電壓調(diào)制系數(shù)m
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向變換器調(diào)制方法，其特征在于，其中步驟(1)-⑶由數(shù)字信號處理器DSP TMS320Ii^8335實現(xiàn)，控制程序用C語言編寫，步驟0)-(8)由現(xiàn)場可編程門陣列 FPGA EP2C8T144C8 實現(xiàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙向變換器調(diào)制方法，其特征在于，步驟(1)具體包括下述過程(1. 1)通過檢測到的矩陣變換器三相輸入交流電壓Ua，Ub, u。，對其進行三相-兩相變換，得到兩相靜止坐標系下的輸入電壓分量^和ue， “ 1 ι γ
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙向變換器調(diào)制方法，其特征在于，步驟(6)中，為了減小輸出電感上的電流紋波，當 Ta 彡 T0 時，T01 = T0/2, T02 = T。/4，T03 = Τ。/4， 當 Ta < T0 時，T01 = T0/4, T02 = T0/4, T03 = T。/2。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙向變換器調(diào)制方法，其特征在于，步驟(6)中，為了減小輸出電感上的電流紋波，當 Ta 彡 T0 時，T01 = T0/2, T02 = T。/4，T03 = Τ。/4， 當 Ta < T0 時，T01 = T0/4, T02 = T0/4, T03 = T。/2。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于液流電池儲能并網(wǎng)系統(tǒng)的雙向變換器調(diào)制方法，步驟為依次計算輸入相電壓空間矢量的幅值|Ui|以及輸入電流空間矢量所在扇區(qū)的相對位置角θi，電壓調(diào)制系數(shù)m；持續(xù)時間Tα，Tβ，T0；再根據(jù)m的值，分別采用1至3個零矢量開關(guān)狀態(tài)的選擇按照與前后開關(guān)狀態(tài)只變化一個雙向功率開關(guān)的原則選??；最后換流控制電路根據(jù)雙向功率開關(guān)狀態(tài)調(diào)制次序以及持續(xù)時間安排矩陣變換器的6個雙向功率開關(guān)的導通和關(guān)斷，實現(xiàn)換流控制。本發(fā)明適用于輸入電壓非正常工況，同時可以減小窄脈沖現(xiàn)象，減小了輸出電感上的電流紋波，改善了輸出性能，實現(xiàn)大范圍可調(diào)直流電壓輸出。
文檔編號H02J3/26GK102545248SQ201110410650
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月12日
發(fā)明者馮波, 安星, 林樺, 王興偉 申請人:華中科技大學