微电网储能系统下的蓄电池充电器优化设计与实验验证

本文主要探讨了一种针对微电网储能系统设计的新型蓄电池充电器的数字控制器优化方法。该研究针对的是在微电网环境中，当光伏电池产生的功率超过负载需求时，如何有效地管理剩余能量并将其存储在蓄电池中，以备后续供电不足时使用。文章首先介绍了蓄电池充电电路的特点，强调了其在电力系统中的关键作用。 全钒液流电池(VRB，Vanadium Redox Battery)作为储能技术的选择，其工作原理被深入阐述。作者利用全钒液流电池的一阶阻容模型，结合小信号模型分析法和状态空间平均法，构建了一个详细的数学模型，以便于在恒流充电状态下进行精确控制。这种数学模型为设计高效的DC-DC双向变换电路提供了理论基础。 DC-DC双向变换电路是一种关键的电力转换器，能够在Buck和Boost模式下运行，允许能量双向流动，这对于实现能量的有效利用至关重要。通过数字控制系统参数优化，研究人员设计了一种适合蓄电池特性的数字控制器，旨在提高充电效率，确保电池健康寿命，并最大化能量转换性能。 接下来，文章详细展示了如何利用MATLAB软件搭建系统的仿真电路，并实际构建了2kW的蓄电池充电电路实验样机。通过仿真和实验结果的验证，证实了所设计的充电电路和控制策略在实际应用中的有效性。研究成果的关键点包括：一是基于一阶阻容模型的DC-DC双向变换电路建模，二是数字控制器的优化设计，三是实际应用中的系统性能验证。 整个研究不仅提升了蓄电池充电器的控制精度，还为微电网中储能系统的设计和管理提供了实用的技术手段。中图分类号TM911.3，文献标识码A，文章编号1003-3076(2014)11-0029-06，表明这是一篇具有较高学术价值和技术实用性的论文，对于电池管理系统、光伏电池与蓄电池的集成以及能源转换技术的研究具有重要意义。