【摘 要】
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近年来,随着新能源、智能电网和电动汽车的发展,人们对储能技术应用需求也逐步提高。使用储能技术可以缓解新能源发电受环境和天气影响而具有的波动性,对电网中的能量具有“削峰填谷”的作用。储能变流器作为储能系统中能量转换的接口,担负着对储能介质的充/放电控制以及整体设备的并/离网控制,其性能的好坏直接决定了储能系统能否稳定高效的运行。同时,工业规模的不断扩大发展使得精密仪器的应用越来越广泛,任何电网的电能
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近年来,随着新能源、智能电网和电动汽车的发展,人们对储能技术应用需求也逐步提高。使用储能技术可以缓解新能源发电受环境和天气影响而具有的波动性,对电网中的能量具有“削峰填谷”的作用。储能变流器作为储能系统中能量转换的接口,担负着对储能介质的充/放电控制以及整体设备的并/离网控制,其性能的好坏直接决定了储能系统能否稳定高效的运行。同时,工业规模的不断扩大发展使得精密仪器的应用越来越广泛,任何电网的电能质量问题都可能使这些仪器无法正常工作甚至损坏。电压暂降是最常见的电能质量问题,如何对电压暂降进行有效治理显得极其重要。针对上述问题,课题围绕储能变流器治理电压暂降治理问题而展开,主要研究内容如下:（1）对目前储能变流器的拓扑进行了总结,对比了不同拓扑之间的区别和各自的特点,重点讲解T型三电平拓扑的工作原理,并将其与两电平拓扑进行比较,突出T型三电平的优势,介绍了电压暂降的形成原因和治理方法,分析了几种常见电压暂降治理装置的治理原理。（2）对储能变流器主电路部分进行数学建模,包括DC/DC建模与DC/AC建模。DC/DC部分从单个Buck/Boost变换器开始分析,根据开关管导通与关断绘制不同状态的电路图,然后通过状态空间法列出各状态的状态方程,接着在一个周期内对状态方程进行平均计算,得到其数学模型,在此基础上对二重化Buck/Boost变换器进行了原理分析与建模;DC/AC部分选用T型三电平逆变器,在对电感与电容列写KCL与KVL方程后得到DC/AC部分的数学模型。（3）在建模的基础上,对DC/DC变换器与DC/AC变换器在并网和离网不同模式下进行控制任务分配,分别在并网恒流、恒功率和离网下对DC/DC变换器与DC/AC变换器的控制框图进行设计,最后根据控制框图通过仿真验证了所设计控制策略的可行性。（4）根据设备的实际生产情况设计了一种电压暂降的治理方案。正常运行时储能变流器处于浮充状态,在监测到电压暂降时切换到离网状态,储能变流器为负载设备进行供电,通过仿真验证了所设计治理方案的可行性。（5）选用Modbus协议作为通讯协议,设计了储能变流器通讯系统,添加了自动充放电功能,对人机交互界面进行详细介绍,展示各个界面的功能。（6）搭建了20k W双极式T型三电平储能变流器硬件平台。使用所设计储能变流器进行并网、离网和电压暂降治理实验,实验结果证明所设计储能变流器电压暂降控制策略的可行性。
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