储能电池逆变器电流前馈控制 PCS双向储能变流器Buck-Boost闭环控制仿真
储能电池逆变器电流前馈控制 PCS双向储能变流器Buck-Boost闭环控制仿真
储能电池逆变器电流前馈控制及PCS双向储能变流器Buck-Boost闭环控制仿真
一、摘要
本文旨在研究储能电池逆变器电流前馈控制策略以及PCS双向储能变流器中的Buck-Boost闭环控制方法。通过构建仿真模型，详细分析了系统在充电和放电过程中的动态性能。三相PWM变流器采用功率外环、电流内环双闭环PI控制策略，确保直流侧电容电压稳定在750V，并实现电感电流的解耦。储能双向变换器则通过电压外环电流内环的逆变器电流前馈控制，维持母线电压的稳定。仿真结果验证了所提控制策略的有效性和系统的稳定性。
二、系统架构与控制策略
系统架构
系统主要由三相电网、三相PWM变流器、Buck-Boost变换器、储能电池以及负载组成。三相PWM变流器负责将电网的交流电转换为直流电，并维持直流侧电容电压的稳定；Buck-Boost变换器则实现直流母线与储能电池之间的能量双向传输；储能电池作为能量存储元件，在充电和放电过程中提供或吸收能量。控制策略
三相PWM变流器控制：
功率外环：监测并调节系统的输出功率，确保其与设定值一致。
电流内环：快速响应电流变化，提高系统的动态性能。
电压环：稳定直流侧电容电压在750V左右。
电感电流解耦：消除电感电流间的耦合效应，简化控制设计。
储能双向变换器控制：
电压外环：监测并调节母线电压，确保其稳定。
电流内环：结合逆变器电流前馈控制，提高系统的响应速度和稳定性。
逆变器电流前馈控制：根据逆变器电流的变化，提前调整变换器的输出，以减小系统的动态误差。
三、仿真分析
仿真工况
- 0.0-0.4秒：系统以30KW的恒定功率对储能电池进行充电。
- 0.4-0.6秒：系统以30KW的恒定功率从储能电池放电。
仿真结果
- 直流侧电容电压：在整个仿真过程中，直流侧电容电压始终稳定在750V左右，验证了三相PWM变流器控制策略的有效性。
- 储能电池充放电电流：在充电阶段，电池电流稳定上升；在放电阶段，电池电流稳定下降，且功率保持恒定，验证了储能双向变换器控制策略的有效性。
- 系统响应速度：系统能够快速响应充放电指令，且在切换过程中无明显波动，表明系统具有较高的稳定性和动态性能。
- 逆变器电流前馈控制效果：通过引入逆变器电流前馈控制，系统的响应速度得到显著提升，且动态误差减小，验证了该控制策略的有效性。
四、结论与展望
本研究通过构建储能电池逆变器及PCS双向储能变流器的仿真模型，详细分析了系统在充电和放电过程中的动态性能。仿真结果表明，所提的三相PWM变流器控制策略和储能双向变换器控制策略均具有较高的有效性和稳定性。未来研究可进一步探索更先进的控制算法和优化策略，以提高系统的效率和可靠性。同时，也可考虑将研究成果应用于实际储能系统中，以验证其在实际应用中的性能和效果。
参考文献
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