大功率组合级联式PCS协调控制策略与应用仿真

本文主要探讨了一种创新的组合级联式兆瓦级功率调节装置（PCS），它结合了电池组、隔离型半桥DC/DC变换器和级联式H桥DC/AC变换器，旨在解决大规模新能源发电系统的功率波动和储能问题。该系统的核心在于其独特的拓扑设计和协同控制策略。 首先，作者对隔离型半桥DC/DC变换器进行了深入分析，强调了其基本工作原理，包括电压增益和功率传输特性。这种变换器在系统中起到关键作用，尤其是在实现双向功率交换时，通过移相控制来调整输出电压，从而优化功率传输。 在DC/AC变换器方面，采用双环控制策略确保了其高效稳定的工作，同时全局直流电压控制则使得直流侧电容电压保持恒定。此外，通过前馈控制技术，将电网侧的实时功率指令引入DC/DC变换器，提升了装置的响应速度和直流电容电压质量。 针对电池储能系统的特点，文章提出了软启动控制策略，以改善装置的启动性能，使其在容量下降的锂电池（乏锂电池）应用中更具灵活性。通过这种方式，不仅解决了新能源发电并网的不稳定问题，还实现了乏锂电池的梯次利用，降低了资源浪费。 在实际应用中，作者在PSCAD/EMTDC环境中构建了基于锂电池的PCS模型，对其启动过程、正常调节工况以及电池组容量变化等进行了仿真验证。结果显示，该装置在提出的协调控制策略下，具有较强的电压匹配能力，电池状态适应性强，且能实现大容量储能和双向大功率调节，显著提高了电力系统的稳定性和动态性能。 本文通过详细介绍组合级联式兆瓦级PCS的结构、控制策略以及仿真结果，展示了其在大规模新能源发电系统中的潜力，为高效、环保的储能解决方案提供了新的思路和技术支持。