Zhengrui 1,2هان Xiaoqing1
طراحی مناسب است که برای 380V AC ریزشبکه باتری لیتیوم سیستم ذخیره سازی انرژی است، که هسته از مدار اصلی شامل یک تابع جریان برق دو طرفه دو طرفه مبدل DC-DC و یک مبدل و کنترل DC-AC بخش دو جهته در در نرم افزار MATLAB / SIMULINK از سیستم ذخیره سازی انرژی نتایج شبیه سازی عددی نشان می دهد که بخش دو مدار اصلی تبدیل و کنترل از شاخص از شرایط، امکان سنجی قوی؛ در نهایت، آزمایش که به منظور بررسی سیستم مطابق با شاخص مربوطه شبکه برق میکرو، جزیره فعال مورد نیاز با کیفیت حالت قدرت، سیستم عملیات ایمن و قابل اعتماد.
در زمینه رشد آلودگی و انرژی کمبود جهانی محیط زیست، فن آوری های جدید انرژی و فن آوری میکرو شبکه معرفی شده است. همراه با وضعیت خود ما و تجربه های خارجی، ریزشبکه (1)تعریف می شود: قدرت به صورت محلی پراکنده (DG)، سیستم های ذخیره انرژی، دستگاه های تبدیل انرژی و مربوط به بار شبکه های ویژه و سایر اجزای کاربر محلی به طور کامل برآورده کیفیت توان و عرضه نیازهای امنیتی بر اساس تحقق و شبکه شبکه، حالت جزیره (2). الگوی شبکه ریز شبکه اشاره به شبکه اصلی در حال اجرا به صورت موازی به شبکه اصلی و یا جذب انرژی خروجی، فرکانس شبکه های اصلی و کنترل ولتاژ و دیگر شاخص های کیفیت توان مهم؛ حالت جزیره اشاره به ریز شبکه سیستم مدیریت جزیره (3)و متوجه شد که شبکه اصلی حاوی توزیع قدرت تعاونی عملیات ریزشبکه تحقیقات و کنترل بهینه سازی پروژه های (و تبادلات علمی و پروژه های همکاری های فن آوری ملی و بین المللی) تامین (2010DFB63200)، شانشی دانشگاه استعدادهای جوان نوآورانه حمایت مالی برنامه، شانشی شرکت برق حمایت از پروژه های علم و تکنولوژی.
شکست و یا کیفیت توان این نیازمندیها را برآورده نمی کند، ریزشبکه می توانید طور مستقل از شبکه اصلی قطع شده است. در این مورد، توسط یک سیستم میکرو قدرت ذخیره سازی انرژی های محلی و یا به یک شاخص مهم از ولتاژ منبع بار و فرکانس کنترل شبکه میکرو است. بنابراین، میکرو جزیره عملیات شبکه و برای سوئیچ بین حالت در طول مشکلات کیفیت توان تبدیل به بحرانی.
سیستم ریز شبکه ذخیره سازی انرژی می تواند این مشکلات را حل، تمرکز از تحقیقات بر اساس تکنولوژی کنترل PWM با دو طرفه دو جهته مبدل DC-DC و DC-AC کنترل مبدل های ذخیره سازی سیستم باتری لیتیوم ذخیره سازی انرژی سیستم تحت ترشحات حالت کنترل آن در شبکه جدا شده، به ارائه یک ولتاژ پایدار و پشتیبانی فرکانس برای میکرو شبکه، ذخیره سازی انرژی و شارژ حالت خالص.
معماری سیستم ریز شبکه
سیستم ذخیره سازی انرژی طراحی شده برای اطمینان از کیفیت قدرت ساختار سیستم میکرو هدف قرار دادن نشان داده شده در شکل 1. در میان آنها، ضروری است به رسانه ذخیره سازی، بسته باتری لیتیوم با عملکرد ایمنی بالا، چگالی انرژی و سرعت عمل، و غیره را انتخاب کنید ویژگی های، تبدیل شده است بهترین انتخاب برای ذخیره سازی ذخیره سازی بزرگ با ظرفیت، سیستم که استفاده از مونومر 50A`h ظرفیت اسمی باتری های لیتیوم به عنوان یک رسانه ذخیره سازی.
شکل 1، بخش ذخیره سازی سیستم های کنترل جمع آوری اطلاعات مربوط به سیستم ریز شبکه برای محاسبه و پرداخت هزینه و به تولید چند کانال سیگنال PWM، دو جهته و دو جهته مبدل DC-DC مبدل DC-AC برای کنترل، و در نتیجه مخزن تخلیه انتخاب منطقی می توانید سیستم کار سوئیچ انتخاب حالت و وضعیت. در میان آنها، دو طرفه مبدل DC-DC در روند شارژ و دشارژ به عنوان یک باتری باتری های لیتیم و انرژی آزاد رابط تنظیم کننده مدار تنظیم. دو طرفه DC-AC سیستم مبدل ذخیره سازی انرژی توسط مدار فیلتر LC با بار متغیر متصل به از طریق سوئیچ استاتیک مرتبط با شبکه اصلی آخرین.
مدل سازی سیستم ذخیره سازی انرژی
1. مدل ریاضی از باتری های لیتیوم
مطالعه حاضر با ظرفیت باتری لیتیوم، باتری به طور عمده مدل مقاومت (4)مقاومت داخلی از مدل بسته باتری معادل یک مقاومت ایده آل منبع جریان در سری با سیستم ذخیره سازی انرژی، ولتاژ ترمینال یوبی باتری های لیتیوم و شارژ باتری وضعیت است (5)SOC (StateofCharge) یک پارامتر مهم از سیستم است. این فرمول آن است
2. دو جهته مبدل DC-DC
از آنجا که سیستم ذخیره سازی انرژی نیاز به یک ولتاژ DC پایدار از طریق یک مبدل دو طرفه DC-AC و اتوبوس AC همراه، در حالی که شارژ باتری لیتیوم و تغییر ولتاژ خروجی تخلیه بسیار بزرگ، معمولا دو جهته مبدل DC-DC به عنوان یک مدار رابط، DC است -AC اینورتر DC ثابت ولتاژ. سیستم انتخاب به عنوان دو طرفه نیم پل مبدل DC-DC مدار اصلی(6).
دو جهته مبدل DC-DC شارژ و تخلیه دو حالت (7) حالت شارژ مبدل DC-DC در حالت جفتک انداختن، جریان انرژی از باتری لیتیوم شبکه برق، آن را شارژ؛ هنگامی که حالت تخلیه تبدیل DC-DC کار در حالت تقویت، جریان انرژی از باتری های لیتیوم شبکه برق، باتری لیتیوم تخلیه می شود.
3. دو جهته مبدل DC-AC
دو جهته اینورتر DC-AC مبدل DC می تواند یک جریان متناوب سه فاز، یا یکسو کننده AC می تواند یک قدرت DC با ثبات است. در حال حاضر، منبع ولتاژ و مبدل منبع جریان، ولتاژ منبع ولتاژ خروجی مبدل کنترل وجود دارد و منبع جریان خروجی مبدل فعلی برای سیستم های ذخیره سازی انرژی، که به طور کلی نیاز ولتاژ خروجی پایدار کنترل، بنابراین سیستم مبدل منبع ولتاژ انتخاب(7).
کنترل سیستم ذخیره سازی
سیستم کنترل اصلی شامل یک منطق سیستم مدیریت انرژی، دو طرفه DC-DC بخش کنترل مبدل و DC-AC بخش کنترل مبدل دو جهته، سیستم کنترل تعیین عملکرد سیستم ذخیره سازی انرژی است.
1. سیستم ذخیره سازی انرژی از منطق مدیریت انرژی
ریز شبکه سیستم مدیریت انرژی (EMS) تعیین حالت عامل از ریز شبکه، نشان داده شده در شکل 2. لازم به ذکر است که دولت باتری لیتیوم شارژ SOC توانید به طور مستقیم اندازه گیری نمی شود، اما با استفاده از فرمول (2) به دست آمده است.
شکل 2، SOCmax بالاترین باتری لیتیوم دولت بسته از اتهام، که در این زمان می توانید اشباع شارژ باتری لیتیوم؛ حداقل دولت SOCmin شارژ باتری لیتیوم، باتری لیتیوم در این زمان نمی تواند از دست دادن جدی از تخلیه الکتریکی؛ PNET به جزایر تقاضا قدرت بار؛ Pmax از حداکثر قدرت سیستم ذخیره سازی انرژی می تواند ارائه شود؛ Ubattery ولتاژ باتری لیتیوم برای پایان دادن به خروجی؛ Ucharge ولتاژ ثابت، ثابت شرایط سوئیچینگ ولتاژ از دولت می باشد.
کیفیت توان شبکه اصلی بر اساس IEEE1547TM (8)تعیین استاندارد.
2. دو جهته کنترل مبدل DC-DC
نقش دو طرفه مبدل DC-DC است که برای حفظ مبدل DC-AC ولتاژ DC ثابت است. هنگامی که دستگاه ذخیره سازی انرژی به شارژ، تخلیه، مبدل DC-AC ولتاژ DC همواره ثابت است، می تواند سیستم کنترل مبدل DC-AC کاهش انحراف، فرکانس و ولتاژ حفظ ثبات سیستم، به طوری که ورودی AC و یا سمت خروجی پایدار، عملکرد قابل اعتماد از کل سیستم برای اطمینان از بلوک دیاگرام کنترل آن نشان داده شده در شکل 3.
این سیستم با استفاده قدرت محدود ثابت ولتاژ شارژ فعلی / ثابت و تخلیه و پس از لحاظ دولت از دستگاه ذخیره سازی انرژی و وضعیت ولتاژ DC شبکه سمت، گلوئی Sboost یا Sbuck سیگنال سوئیچینگ می تواند تابع جریان برق دو طرفه باشد.
3. دو جهته کنترل مبدل DC-AC
تمرکز بر روی کنترل اینورتر دو طرفه DC-AC حالت عملیات تبدیل حالت اینورتر انتخاب V / استراتژی کنترل افت F، اهداف کنترل برای سمت مبدل DC-AC ولتاژ و کنترل فرکانس AC ساختار سه فاز نشان داده شده در شکل 4 .
در شکل 4، LN، Cn و رادون هستند سلف و خازن و مقاومت از فیلتر.. امپدانس بار روی (N = A، B، C)؛ VN از ولتاژ خروجی اینورتر؛ ILN خروجی آن در حال حاضر، برای سازمان ملل متحد ولتاژ بار؛ در حال حاضر فیلتر ICN خازن جریان؛ سیگنال کنترل SNB.
در شکل 4، V / F کنترل به طور عمده توسط تضعیف کنترل قدرت و ولتاژ و جریان کنترل دو حلقه اول، از طریق کسب ولتاژ و ولتاژ جریان بار و خروجی اینورتر، محاسبه توان خروجی از میکرو اکتیو و راکتیو قدرت، و سپس از طریق کنترل قدرت سه فاز مربوطه لحظه udref ولتاژ مرجع، uqref، در نهایت تعویض سیگنال توسط یک ولتاژ، کنترل bicyclic فعلی، تولید برای رسیدن به DC-AC اینورتر تبدیل عامل کنترل حالت دو طرفه مبدل DC-AC کار اصلاح برای DC هدف کنترل ولتاژ، آنها را تکرار نمی.
روش کنترل جریان برق دو طرفه و تابع دو طرفه DC-DC روش کنترل مبدل شبیه به یکسو کننده و اینورتر دو حالت برای هر خروجی شش راه سیگنال کنترل PWM هستند، پس از بررسی وضعیت دستگاه ذخیره سازی انرژی و میزبان وضعیت به تغییر سیگنال بارق مربوط است که می توان آن را به دست آورد.
شبیه سازی سیستم ذخیره سازی انرژی
قبل از اجرای سیستم، بر اساس پارامترهای سیستم واقعی در محیط نرم افزار MATLAB / SIMULINK شبیه سازی عددی بررسی امکان سنجی این برنامه، ارائه یک مبنای نظری برای اجرای سیستم.
1. پارامترهای سیستم نمونه
ذخیره سازی انرژی نمونه اولیه سیستم و ریز شبکه پارامترهای اصلی عبارتند از:
باتری لیتیوم مونومر دستگاه ذخیره سازی انرژی ولتاژ 3.2V امتیاز، ظرفیت اسمی 50A`h، 150 قطعه سریال، خروجی لیتیوم بسته باتری امتیاز 480V ولتاژ، توان امتیاز از 50KW، بار و تخلیه حد فعلی 100A است؛ دو جهته DC-AC شبکه سمت مبدل ولتاژ مستقیم 648 ~ 852V.DC-AC شبکه تبادل ولتاژ خط جانبی 380 (1 ± 10٪) V، فرکانس (0.2 ± 50) هرتز، فرکانس سوئیچینگ 20KHZ، فیلتر سلف 1mH، خازن فیلتر است 510μF.
2.Matlab / نتایج سیمولینک شبیه سازی و تجزیه و تحلیل
ریز شبکه سیستم ذخیره سازی انرژی با توجه به ساختار و نظام پارامترها، راه اندازی میکرو شبکه سیستم ذخیره سازی انرژی در محیط نرم افزار Matlab / Simulink و را در بر داشت زیر سه حالت از آزمایش های شبیه سازی.
(1) حالت جزیره
حالت جزیره برای سیستم به کار در اینورتر دولت جزیره حالت، ریز شبکه ذخیره سازی انرژی PowerSystem طراحی سیستم توسط سیستم ذخیره سازی انرژی برای عرضه میکرو بار شبکه. در طول این آزمایش بار از سراسر 10KW به 20KW، در سمت AC از DC-AC افزایش مشاهده در سه فاز، یک شکل موج همانطور که در شکل نشان داده شده است.
ولتاژ سه فاز و دامنه فعلی، فرکانس و شکل موج مشاهده، دیدار با استانداردهای کیفیت توان، ولتاژ DC-AC در سمت DC کنترل مبدل DC-DC در محدوده موثر 648 ~ 852V باقی مانده است.
(2) الگوی شبکه
الگوی شبکه متشکل از شبکه اصلی منبع تغذیه بار و ذخیره سازی انرژی سیستم های شبکه میکرو، سیستم های ذخیره سازی انرژی در یکسو کننده حالت شارژ برای مبدل DC-AC ولتاژ DC، باتری لیتیوم شارژ فعلی مشاهده می شود. پس از تجزیه و تحلیل، سه فاز ولتاژ و دامنه فعلی، شکل موج و فرکانس با استانداردهای کیفیت برق، مبدل DC-AC ولتاژ لینک DC در کنترل مبدل DC-DC در محدوده موثر 648 ~ 852V باقی می ماند، باتری لیتیوم شارژ فعلی مبدل DC-DC ثابت کار کنترل جریان در محدوده محدود.
(3) سوئیچ حالت
جزیره و شبکه و دو حالت از عمل در طول تعویض کیفیت توان یک شاخص مهم از سیستم ذخیره سازی انرژی است. شد جزیره در زمان شبیه سازی 0.05s به شبکه و شبکه سوئیچ حالت به حالت جزیره است. پس از تجزیه و تحلیل دو هنگام تعویض بین حالت، با کیفیت قدرت در تغییر شکل موج نوسان گذرا و زودگذر، اما شبکه تبادل ولتاژ سمت شکل موج و فرکانس دیدار با الزامات کیفیت توان.
توسط نرم افزار MATLAB / SIMULINK شبیه سازی، سیستم های کنترل ذخیره سازی با استانداردهای مربوطه، سیستم تست به تأیید شده است.
نتایج آزمون نمونه اولیه و تجزیه و تحلیل سیستم
نتایج عملیاتی واقعی برای تست سیستم، دو مجموعه از سیستم ذخیره سازی انرژی با آزمون تخلیه بار تحت حالت جزیره، یک یکسو کننده گروه حالت و آزمون بار خالص و 2 آزمون گروه سوئیچینگ حالت انجام شده است.
1) سیستم ذخیره سازی انرژی در حالت جزیره با آزمون تخلیه بار، سه بار مرحله: ره = 29.4Ω و Rb = 30.3Ω، RC = 30.11Ω.
2) حالت سیستم ذخیره سازی انرژی جزیره با آزمون تخلیه بار، سه بار مرحله: ره = 20.1Ω و Rb = 20.1Ω، RC = 19.9Ω.
3) شبکه و جزیره آزمون تغییر حالت، شکل موج ولتاژ مبدل DC-AC طرف AC سه فاز همانطور که در شکل 6 نشان داده شده.
با تجزیه و تحلیل نتایج را با یک سیستم ذخیره سازی انرژی با حالت جزیره آزمون تخلیه بار، سیستم ذخیره سازی انرژی در V / F کنترل خروجی اینورتر فاز افت سه فاز ولتاژ AC، مقدار موثر 215V، فرکانس 49.96Hz است، تا با الزامات استاندارد بود. تجزیه و تحلیل مخزن سیستم های انرژی و نتایج آزمون حالت یکسو کننده شارژ آنلاین، دو جهته مبدل DC-AC ولتاژ لینک DC است که در یک یکسو کننده کنترل RMS 690V، دیدار با الزامات استاندارد حفظ شود؛ تجزیه و تحلیل بین نتایج دو حالت 6 آزمون، ولتاژ RMS AC به ترتیب 225.84V و 226.38V، در ولتاژ کیفیت توان استاندارد 220 (5 ± 1٪) محدوده V هستند، فرکانس 50Hz نیز استانداردها باشد.
نتیجه
با استفاده از آزمایش های شبیه سازی محیط Matlab / Simulink بررسی سیستم ذخیره سازی انرژی در یک مبدل DC-DC دو طرفه دو جهته و DC-AC مدار قدرت مبدل و کنترل بخش از شاخص برای دیدار با الزامات به منظور بررسی امکان سنجی از سیستم. از طریق آزمایش نمونه اولیه ، بررسی کنید که سیستم در دیدار شاخص مربوط به شبکه برق میکرو، کیفیت توان حالت مختلف و مورد نیاز فرآیند سوئیچینگ حالت جزیره، سیستم پایدار است. اما در شرایط فعلی کمبود جهانی انرژی، سیستم می تواند حاوی انرژی خورشیدی، انرژی باد و دیگر چند واحد پیچیده اشکال محیط ریزشبکه منبع تغذیه میکرو، در یک سیستم مدیریت انرژی جامع تر کنترل امن بالا، بهره برداری پایدار و کارآمد، باید قدم بعدی برای ادامه به بهبود مسیر اصلی است.
مراجع
(1) وانگ شان، یانگ Zhangang، و دیگر تجزیه و تحلیل میکرو آزمایشگاه ساختار سیستم شبکه و کنترل حالت (ج) سیستم برق قدرت، 2012،34 (1): 99-103.
(2) موارد با لو، Caixia، و غیره پژوهشنامه ریزشبکه (ج) برق سیستم های قدرت، 2007،31 (19): 100-106.
(3) گوا Xiaoqiang، وو یانگ وی ریزشبکه جزیره غیر کور تکنولوژی آزمایش های غیر مخرب (ج) چین CSEE، 2009،29 (25): 7-12.
(4) لیو Xiong را، وانگ پنگ، لوح پ چیانگ، ET al.A HY-پل AC / DC ریز شبکه و کنترل هماهنگی آن (ج) معاملات .IEEE در شبکه هوشمند، 2011،2 (2): 278-286 .
. (5) لیو وسایل نقلیه الکتریکی خالص با برنامه لیتیوم یون باتری SOC مطالعه برآورد (ج) از برنامه های کاربردی الکتریکی، 2010،29 (12): 54-58
(6) سیستم تجزیه و تحلیل و طراحی ژائو یه DC ذخیره سازی انرژی ابرخازن (D) Qinhuangdao در: دانشگاه Yanshan، 2011.
(7) طراحی و پیاده سازی خو آهن لیتیوم سیستم شارژ باتری فسفات (ج) از برنامه های کاربردی الکتریکی، 2011،30 (19): 50-53.
(8) استاندارد IEEE 1547 -2003 استاندارد IEEE برای اینتر توزیع منابع CON-necting با سیستم های قدرت (S) (TM).
