本文在三柑全桥电路直流侧增加CIL滤波器

点击次数:65   更新时间2019-05-02     【关闭分    享:

  储能变流器(Power Control SystemPCS)可控制蓄电池的充电和放电过程,进行交直流的变换,在无电网情况下可以直接为交流负荷供电。PCS 由 DC/AC 双向变流器、控制单元等构成。PCS 控制器通过通讯接收后台控制指令,根据功率指令的符号及大小控制变流器对电池进行充电或放电,实现对电网有功功率及无功功率的调节。 PCS 控制器通过 CAN 接口与 BMS 通讯,获取电池组状态信息,可实现对电池的保护性充放电,确保电池运行安全。

  储能变流器(PCS)可控制蓄电池的充电和放电过程,进行交直流的变换,在无电网情况下可以直接为交流负荷供电。PCS 由 DC/AC 双向变流器、控制单元等构成。PCS 控制器通过通讯接收后台控制指令,根据功率指令的符号及大小控制变流器对电池进行充电或放电,实现对电网有功功率及无功功率的调节。 PCS 控制器通过 CAN 接口与 BMS 通讯,获取电池组状态信息,可实现对电池的保护性充放电,确保电池运行安全。

  储能双向变流器主电路结构有两种类型:一是采用三相全桥电路的一级变换拓扑结构;二是采用两级变换拓扑结构,即前级采用三相全桥电路,后级采用DCDC斩波电路。一级变换拓扑结构成本较低、效率高、控制策略简单,多台变流器离网并联运行更容易实现,本文在三柑全桥电路直流侧增加CIL滤波器,叮以有效降低电池侧纹被要求。

  主电路采用三相全桥电路,交流侧设置LCL滤波器、主接触器、EMI滤波器、预充电电路、主断路器,直流侧设置CL滤波器、直流输出单元(含EMI滤波器、预充电电路、直流断路器)。交流侧可通过隔离变压器接人低压或中压配电网,直流侧连接多组电池组。

  绝缘栅双极型品体管(IGBT)变流器模块可四象限运行,当电池充电时,将网侧交流电整流成直流电给蓄电池充电;当电池放电时,将直流电逆变成交流回馈到电网,充电和放电之间的转换可在200 ms 内实现。

  交流输人采用L.CI.型(或T型)滤波,可将变流器开关频率成分的高频谐波滤除,直流侧采用CL滤波器滤除高频成分的电流电压谐波,抑制高频纹波。

  主电路滤波器在并网变流器中起着重要的作用,可将逆变器桥中产生的开关脉冲电压、电流转变成连续的模拟量。并网变流器的滤波器包括交流侧和直流侧两部分。交流侧LCI.滤波器具有比单电感滤波器更好的性能,能够兼顾低频段增益和高频段衰减,作为三阶对象,LCL滤波器需要确定两个电感量、一个电容量,这增加了设计难度。

  在滤波器的设计过程中,除了考虑高频开关纹波电流的滤波效果,滤波电感不仅造成电压损失,而且对滤波器的体积、重量具有决定性影响,要对电感量进行严格控制。LCL滤波器的基本原理是滤波电容和网侧电感对高频电流进行分流,因此必须保证分流效果习。

  (1) 总电感(L1+L2):总电感要考虑直流电压和逆变交流电压关系,并需要考虑传递函数中,开关频率附近的衰减;一般开关频率附件衰减应不大于一10 dB。

  (2) 网侧电感(L2):在总电感量不变情况下,通过理论分析得到,当网侧电感和逆变器电感比例为1:1时滤波效果最好,网侧电感增大,则变流器电压损失增大、降低滤波器的低频段增益,并且增加体积、重量和成本。一般选取网侧电感为逆变器电感的1/3左右。

  (3) 滤波电容(C):考虑到网侧电感与滤波电容的分流效果,一般选取滤波电容阻抗小于20%网侧电感阻抗;另外考虑到功率因数问题,滤波电容的功率小于系统额定功率的5%;

  (4) 为了避免LCL谐振峰问题,应该大于电网频率的10倍,小于开VL//L2.C关频率的一半。

  (1) 根据充放电转换时间,由于交流侧电流环动态特性远大于直流侧CL动态响应时间,因此充放电转换时间主要取决于直流侧CL滤波器的时间常数。

  (2) 直流母线电压波动产生直流电流的波动,根据纹波要求可以计算出直流电感值。根据以上计算原则,可以得出直流侧电感的参数,考虑直流侧存在的3次、5 次、7次谐波,因此将CL 谐振峰设计到70 HZ 左右。

  图3所示。图3中,Ug、Ub、Uc 为三相桥臂输出电压为逆变桥侧滤波电感电流,为交流滤波电容电压;为交流滤波电容电流;为电网电压为网侧滤波电感电流;U为直流母线电压;Is为直流母线电流;Iu为直流电池侧输人/输出电流;Q.为电网中点;Qc 为交流电容中点;P、N为直流母线正、负极。

  图3 中所示开关元件视为理想元件。Sg、Sa、Sb。为三相桥臂开关函数,1代表上管开通,下管关断,0代表上管关断、下管开通。如果忽略电阻R1 和R2,根据基尔霍夫电压、电流定律可以得到如下方程,逆变桥侧电感L1通过的电流L1 满足:

  由于在三相三线系统中,三相电压、电流并不是独立变量,难以直接控制,故可以采用两相同步旋转dq坐标系对系统进行描述,以简化并网变流器模型。从ABC坐标系到dq 坐标系的变换

  将式(6)(7)(8)和(9)进行普拉斯变换,可得基于LCL的PCS主电路在dq坐标下的s域数学模型框图如图4所示。

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