Обмен технологиями FGI: полуфизическое моделирование моделирования и метод анализа для хранения энергии на уровне высокого давления

Системы хранения энергии имеют несколько ключевых функций, таких как сглаживание выработки новой энергии, пиковое бритье и заполнение долины, частота и регулирование напряжения и т. Д. Они являются важным средством решения проблемы поглощения ветра и солнечной энергии. Благодаря постоянному увеличению установленной мощности новой энергии требования к мощности для систем хранения энергии становятся все более строгими. Станции хранения энергии батареи создали несколько демонстрационных проектов 100-мегаваттного уровня по всему миру и постепенно развиваются на уровне Гигаватта. Из этого можно увидеть, что системы хранения энергии батареи с большой способностью стали исследовательской точкой и имеют большое практическое значение.

Традиционный трехфазный трехуровневый электронный преобразователь используется в качестве системы преобразования питания (ПК). Система стека батареи повышает уровень и емкость напряжения благодаря большому количеству серийных и параллельных соединений отдельных ячеек. С одной стороны, крупномасштабное параллельное соединение кластеров батареи приводит к проблемам циркулирующего тока; С другой стороны, сила топологии этого типа, как правило, ограничена ниже 2 МВт, и она в основном расширяется за счет многоуровневого параллельного соединения. Этот метод имеет такие проблемы, как сложные системы управления и стабильность, а скорость отклика системы также имеет относительно большую задержку.

Использование многоуровневых преобразователей может разделить огромное количество батарейных ячеек на различные подмодулы мощности для сегментированного управления. Каскадированное преобразование H-Bridge широко используется в высоковольтных каскадных устройствах компенсации реактивной мощности, но оно все еще учитывает меньшинство в качестве системы преобразования энергии в системах хранения энергии. Каскадный H-мост достигает повышения уровня напряжения и расширения емкости посредством каскады подмодулей мощности. Его топология принципиально избегает прямого параллельного соединения большого количества батарейных ячеек, а метод управления с одним кластером в корне реализует отсутствие циркулирующего тока.

В настоящее время для различных батарейных ячеек на рынке минимальная емкость системы хранения энергии на уровне 35 кВ, как правило, должна превышать 15 МВт. Если система построена напрямую для проверки, необходимое время и стоимость также будут относительно большими. Следовательно, как добиться более эффективной и краткой проверки алгоритма управления? Полуфизическое моделирование-это относительно превосходный метод, который добавляет аппаратную ссылку в контрольный тест с замкнутым контуром. По сравнению с полностью цифровым моделированием, оно ближе к реальности, может лучше отражать производительность контроллера, а результаты более надежны и реалистичны. По сравнению с реальной тестовой средой, это также более контролируемо и безопасно.

Программное обеспечение для моделирования RT-LAB, разработанное компанией Opal-RT из Канады, может преобразовать автономные модели в онлайн-модели. Он имеет высокую совместимость и производительность в реальном времени, и может быстро и гибко справляться с сложными задачами и управлением, будь то в аспектах тестирования, выполнения и контроля моделей или в полуфизическом моделировании в реальном времени.

В этой статье проводится исследование системы хранения энергии высокого уровня. Благодаря теоретическому моделированию и конструкции параметров модели моделирования 35 кВ/30 МВт построена в Matlab/Simulink для проверки. Между тем, с помощью симулятора OP5700 компании Opal-RT, полуфизическая система моделирования создана для проверки алгоритма контроллера преобразователя.

2. Контроль стратегия каскадного конвертера хранения энергии H-мостовой

(1)  Основная топология схемы каскадного конвертера H-мостика

На рисунке 1 показана топология основной цепи каскадированного конвертера хранения энергии H-Bridge. Три фазы подключены в звездной конфигурации, с n модулями на каждом этапе. Каждый модуль имеет одинаковые параметры и подключен последовательно. Аккумулятор для хранения энергии подключен к постоянной стороне каждого модуля H-Bridge. На рисунке США, USB и USC представляют трехфазные напряжения сетки, L-это реактивное сопротивление фильтра сетки, r-это реактивное сопротивление фильтра, а эквивалентное сопротивление линии, ISA, ISB и ISC-это трехфазные выходные токи соответственно, а UIA, UIB-это выходные напряжения в трехфазе соответственно.

Рисунок 1 Каскадный конвертер накопления энергии

Когда в каждом этапе есть N модули, выходное напряжение системы хранения энергии однофазного:

Из закона о напряжениях Кирххоффа взаимосвязь тока напряжения на стороне сетки каскадированного конвертера хранения энергии H-Bridge может быть получена, как показано в следующем уравнении:

(2) Стратегия модуляции системы хранения энергии каскадного моста

Модуляция пространственного векторного вектора и модуляция фазы носителя являются двумя наиболее широко используемыми стратегиями модуляции в каскадных многоуровневых преобразователях. Среди них технология модуляции фазовой сдвига носителей имеет простой метод управления, превосходную производительность и надежную работу. Он может выводить более высокую частоту переключения под примером более низкой частоты переключения системы и более подходит для управления модульными системами. В этой статье используется стратегия модуляции смены с удвоением в удвоении, удваивающей носитель. Принцип стратегии модуляции фазовой сдвига в удвоении в однополярной частоте объясняется в сочетании с подмодулем H-мостового, показанного на рисунке 2. Его принцип модуляции показан на рисунке 3. По сравнению с волной носителя, если модулированная волна больше, чем волна носителя, S1 включен, а S2 выключен; В противном случае S2 включен, а S1 отключен. Затем сравните ту же модулированную волну с обратной волной носителя. Если модулированная волна больше, чем волна носителя, S4 включен, а S3 выключен; В противном случае S3 включен, а S4 выключен.

(3) Стратегия управления соединением сетки для каскадных H-модов

Каскадный конвертер накопления энергии H-Bridge имеет несколько функций, таких как пиковое бритье и заполнение долины, частота и регуляция напряжения, а также колебания сглаживания. Реализация этих функций требует управления активной и реактивной мощностью преобразователя хранения энергии. Общие методы для контроля мощности мощности, подключенных к сетке каскадных конвертеров накопления энергии H-мостового, включают в себя текущую стратегию независимой управления, разделенную фазой, и стратегию управления управлением мощностью. Среди них стратегия управления отделением мощности может достичь быстрого и точного контроля выходной мощности каскадного конвертера энергии энергии каскада. Следовательно, эта статья выбирает стратегию управления управлением мощностью, чтобы реализовать подключение к сетке каскадного конвертера энергии H-Bridge.

3. Вверх

В этом документе изучаются математическая модель, контроль соединения сетки и полуфизическое моделирование проверки высоковольтной системы хранения энергии высокого уровня каскадных каскадов и делать следующие выводы:

(1) Система хранения энергии каскадного мостого мостового состава может обеспечить одноразовую операцию, подключенную к сетке, без трансформаторов, а качество сигнала тока, подключенного к сетке, высока.

(2) Проверка алгоритма контроллера может быть достигнута через платформу полуфизического моделирования RTLAB, сокращая цикл разработки и снижая риски развития.

(3) Применение платформы полуфизического моделирования дает возможность для последующего подключения каскадной системы хранения энергии H-Bridge с большой энергосистемой для полуфизического моделирования на станции.