鉅大LARGE | 點擊量:1347次 | 2020年06月29日
電池儲能系統雙向DC-DC變換器設計之穩壓控制
在昨天的文章中,我們針對一種多電池儲能系統適用的雙向型DC-DC變換器的均流控制電路設計,進行了詳細的分析和介紹。今天我們將會就這一DC-DC變換器設計方法中最后的一個環節,即穩壓控制電路部分的設計情況,進行詳細介紹。下圖中,圖1是我們所設計的雙向型DC-DC變換器的主電路拓撲結構,圖2是三組電池儲能系統雙向DC-DC變換器的具體運行設計圖。
圖1雙向DC-DC變換器主電路拓撲
圖2三組電池儲能系統雙向DC-DC變換器
Boost空載穩壓控制
在本方法中,我們所設計的這種雙向型DC-DC變換器要符合多電池儲能系統的工作要求,這就要求DC-DC變換器要具備Boost運行模式。當這一電池儲能系統在電網斷電時,為了維系正常運轉,圖1所示變換器就要做孤島運行,向關鍵負荷供電,即雙向DC-DC做Boost模式運行以此來維持直流母線電壓的恒定。而后級pWM雙向并網變換器則做逆變器運行,向關鍵負荷供電,通常Boost變換器是不能空載運行的,這重要是因為其升壓電感在開關管導通過程中的儲能沒有釋放路徑,直流母線端相當于開路,電壓將逐漸上升。
對本文研制的這種雙向型DC-DC變換器而言,兩個源之間的能量交換是自由控制的。當變換器處于空載穩壓運行時,由于Boost輸出電壓受控,故可等效為一個電壓源,這樣電感電流可實現雙向流動,不會存在傳統Boost變換器空載條件下電感儲能沒有路徑釋放的問題。而傳統采用二極管自然整流輸出作為源也不能實現空載穩壓運行。下圖中,圖2為空載穩壓運行時的穩態仿真波形,波形顯示在直流母線電壓穩壓500V運行中,電感L1電流是雙向流動的。
圖3直流母線電壓Vdc和L1電流波形
兩組電池互充放電控制
除了能夠在Boost模式下維持正常工作外,在本方法中,為了適應電池組儲能系統的要,我們所設計的這一雙向型DC-DC還可以實現兩組電池的相互充放電功能。當電網斷電時,其中一組電池Boost模式運行,實現直流母線的穩壓功能,另一路電池則可從直流母線取電給自身進行充電。這一該功能在其中一組電池急需充電,而其他電池組還能滿足放電時就可以采用本文介紹的功能。下圖中,圖4為仿真波形,圖4所示電池1進行穩壓(指令電壓為500V),電池組2充電(充電電流指令為-100A),仿真結果顯示直流母線電壓穩定,充電電流平滑。
圖4兩組電池相互充放電波形
以上就是本文針對一種多電池組儲能系統使用的DC-DC變換器的控制電路設計,所進行的簡要分析和介紹,希望通過本文的分享,對各位工程師們的日常工作和研發設計供應一定的借鑒與幫助。