基于高频隔离的电池储能变换器控制优化与级联稳定性研究

基本信息
批准号:51907119
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:27.00
负责人:高宁
学科分类:
依托单位:上海海事大学
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
级联系统稳定性并离网切换储能变换器高频隔离惯量传递
结项摘要

Double stage high frequency isolated power conversion system is conducive to the application of battery energy storage system in renewable energy green ships because of its reduced weight and volume. However, there are several challenges when power conversion system is connected into the electric ship power system, including cascaded stability issue within weak grid, inertia extraction and seamless grid-connected/stand-alone mode transition. To overcome these problems, this project presents a double-stage power conversion system structure based on dual active bridge converter and three-level T-type converter. Firstly, the interactions between converters and a weak grid are analyzed and a voltage-type control scheme is carried out to stabilize the cascaded system. Secondly, the method about inertia characteristics and mode transitions are also researched and discussed in this project. Finally, the verification is developed based on simulations and experiments for purpose of overall performance improvement. This project expects to improve the theoretical system and practical foundation of power conversion system applied in battery energy storage applications, which is beneficial to the further development of battery energy storage technique in future ships.

引入基于高频隔离的双级式储能变换器,可减小电池储能系统的体积和重量,有助于储能在新能源船舶中的推广应用。尽管如此,此类储能变换器接入船舶电网时仍面临弱网稳定性,虚拟惯量提取与传递受限以及并离网无缝切换控制等多重挑战。本项目针对由双移相桥电路和T型三电平拓扑级联而成的储能变换器,分析变换器与弱电网间的异常交互机理,提出可改善其稳定性的电压型控制方法,在此基础上研究双级式储能系统级间惯量传递机理,探索并离网统一控制算法。最后利用仿真和实验,验证理论分析的正确性,最终达到提升储能系统性能的目的。通过本项目实施,可完善双级式储能变换器的理论体系与实践基础,从而有效促进船舶电池储能技术的进一步发展与应用。

项目摘要

储能变换器接入船舶电网时面临弱网稳定性,虚拟惯量提取与传递受限以及并离网无缝切换控制等多重挑战,为应对这些挑战,本项目围绕电池储能变换器这一研究对象,针对以下三个方面展开研究,包括:双级式电池储能变换器阻抗建模与致稳控制研究,含模型预测控制和主动抗扰控制在内的电池储能变换器新型控制算法研究以及变换器拓扑结构优化研究。并利用仿真工具,搭建实验平台,所得结果验证了理论分析的正确性,最终达到提升储能系统性能的目的。通过本项目实施,完善了双级式储能变换器的理论体系与实践基础,可有效促进船舶电池储能技术的进一步发展与应用。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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