第３５卷第１７期 中国电机工程学报 Ｖｏ１．３５ Ｎｏ．１７ Ｓｅｐ．５，２０１５ ２０１５年９月５日 Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＣＳＥＥ ￣２０１５ Ｃｈｉｎ．Ｓｏｃ．ｆｏｒ Ｅｌｅｃ．Ｅｎｇ．４４７７ ＤＯＩ：１０．１３３３４８．０２５８．８０１３．ｐｃｓｅｅ．２０１５．１７．０２４ 文章编号：０２５８．８０１３（２０１５）１７．４４７７．０９ 中图分类号：ＴＭ４６４ 双级式中频隔离型储能变流器的 直流母线电压优化控制 高宁，李睿，陈强，蔡旭 （上海交通大学电子信息与电气工程学院风力发电研究中心，上海市闵行区２００２４０） Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ＤＣ－－ｌｉｎｋ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ Ｄｏｕｂｌｅ－－ｓｔａｇｅ Ｍｅｄｉｕｍ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｓｏｌａｔｅｄ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ＧＡＯ Ｎｉｎｇ，ＬＩ Ｒｕｉ，ＣＨＥＮ Ｑｉａｎｇ，ＣＡＩ Ｘｕ （Ｗｉｎｄ Ｐｏｗｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｊｉａｏ Ｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｍｉｎｈａｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００２４０，Ｃｈｉｎａ） ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ａ 关键词：电池储能：中频隔离型储能变流器；效率优化；双 ｄｏｕｂｌｅ－ｓｔａｇｅ ｅｎｅｒｇｙ ｓｔｏｒａｇｅ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｄｕａｌ ａｃｔｉｖｅ 移相桥 ｂｒｉｄｇｅ，ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｉｔｓ ｌｏｓｓ ｍｏｄｅ１．Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｄｏｕｂｌｅ－ｓｔａｇｅ ｅｎｅｒｇｙ ｓｔｏｒａｇｅ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｋｅｅｐｓ ｔｈｅ ＤＣ—ｌｉｎｋ ｖｏｌｔａｇｅ ａｓ ａ ０ 引言 ｃｏｎｓｔａｎｔ ｖａｌｕｅ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｓｉｍｉｌａｒ ｔｏ ＰＷＭ ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ 电池储能系统的发展已有数十年的历史，在不 ｎｉｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｌｏｓｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｍｅｄｉｕｍ￣ｅｑｕｅｎｃｙ 间断电源，电网快速调峰调频和可再生能源发电等 ｉｓｏｌａｔｅｄ ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｎ ａ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ＤＣ－ｌｉｋｎ 领域有着广泛的应用前景，近年来逐渐成为研究热 ｖｏｌｔａｇｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｏｖｅｒａｌｌ ｅｆｉｆｃｉｅｎｃｙ．Ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｃｏｎｔｒｏｌｓ ＤＣ—ｌｉｋｎ ｖｏｌａｔｇｅ ｔｏ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ 点［卜 。移动式储能电站是一种集电池技术、电力电 ｖａｌｕｅｓ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｔｏ ｏｂｔａｉｎ ｔｈｅ ｌｏｗｅｓｔ 子技术和并网控制等技术于一体的新型电池储能 ｐｏｗｅｒ ｌｏｓｓ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅ ｅｆｉｆｃｉｅｎｃｙ ｉｓ ｈｉｇｈｅｒ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｏ 系统，其使用更为灵活，适用于分布式发电，智能 ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｔｈｏｄ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｖｅｒｉｆｙ ｔｈｅ 微网等新兴领域。 ｆｅａｓｉｂｉｌｉｙｔ ｏｆ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ＤＣ－ｌｉｎｋ ｖｏｌｔａｇｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｔｈｏｄ． 移动式储能电站对变流器的模块化可拓展技 ＫＥＹ ＷＯＲＤＳ：ｂａｔｔｅｒｙ ｅｎｅｒｇｙ ｓｔｏｒａｇｅ；ｍｅｄｉｕｍ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ 术提出了更高要求。针对这～需求，本文对模块化 ｉｓｏｌａｔｅｄ ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ；ｅｆｉｆｃｉｅｎｃｙ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ； 中频隔离型双级式储能变流器拓扑 （ｍｅｄｉｕｍ ｄｕａｌ ａｃｔｉｖｅｂｒｉｄｇｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｓｏｌａｔｅｄ ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ，ＭＦＩＰＣＳ） 摘要：对基于双移相桥直流变换器的双级式储能变流器进行 进行研究。ＭＦＩＰＣＳ拓扑的特点在于引入双移相桥 研究，分析其工作原理，并在此基础上建立损耗模型。传统 （ｄｕａｌ ａｃｔｉｖｅ ｂｒｉｄｇｅ，ＤＡＢ）隔离型直流变换器，控制 的双级式储能变流器均借鉴脉宽调制（ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ，ＰＷＭ）整流器的双环控制，将直流电压控制为 方式更为灵活，易于储能ＰＣＳ的串并联拓展和电 恒定值，存在优化空间。提出一种直流母线电压优化控制策 池接入，且可以实现功率四象限运行。与文献［７．８］ 略，相比传统的定电压控制方法，此方法以损耗优化为目标， 中基于Ｂｕｃｋ－Ｂｏｏｓｔ电路的双级式储能变流器相 将直流母线电压调节至损耗最低点，从而提升整机效率，同 比，ＭＦＩＰＣＳ既具备电气隔离特性，又省去了体积 时限定母线电压的上下限以保证变流器出力。详细介绍所提 庞大的工频变压器，有利于提高储能系统的能量 方法的工作取策略。最后搭建样机，通过实验验证损耗模型 密度。 和控制算法的正确性与可行性。 在电池储能系统中，变流器是负责能量转换的 基金项目：国家８６３高技术基金项目（２０１１ＡＡ０５Ａｌｌ１）；上海市科委 核心部件，其效率至关重要。ＭＦＩＰＣＳ为两级式结 项１￣（１２ｄｚ１２００２００）。 构，包含前级ＤＣ．ＤＣ环节（ＤＡＢ）和后级ＤＣ．ＡＣ环 Ｐｒｏｊｅｃｔ Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ Ｔｈｅ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｈｉｇｈ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｈｉｎａ ８６３ Ｐｒｏｇｒａｍ（２０１ １ＡＡ０５Ａ１ １ １）；Ｐｒｏｇｒａｍ ｏｆ 节（逆变器），因此相关研究亦可分两部分进行。文 Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ（１２ｄｚ１２００２００）． 献［９—１０］对ＤＡＢ的损耗建模和优化进行一系列研 ４４７８ 中国电机工程学报 第３５卷 究，建立了较为完善的损耗模型，并提出一种优化 调制算法，可减小开关管承受的电流应力。文 献［１１．１２］则从另一个角度，提出一种双移相控制方 ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ，ＰＷＭ）整流器的双环控制策略 ，通过 双闭环将直流母线电压控制为恒定值。然而，直流 母线电压作为一个中间量，无论是对ＭＦＩＰＣＳ的电 能质量，还是对电池侧的输出特性，都影响有限， 式，消除ＤＡＢ中的功率环流，但其所提的算法较 为复杂。另一方面，提升逆变器效率一直是学术界 与工业界共同关注的研究课题。文献［１３］提出一种 新型的零电压开关（ｚｅｒｏ ｖｏｌｔａｇｅ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ，ｚｖｓ）软 开关并网逆变器拓扑，并给出对应的控制算法，可 同时实现整流和逆变工况的ＺＶＳ软开关，但需额外 可在合理范围内根据需要自由选取［１８－１９１。因此，本 文基于ＭＦＩＰＣＳ的损耗模型，提出一种直流母线电 压优化控制策略，可提高整机综合效率。最后搭建 实验样机，验证理论分析和控制方式的正确性。 增加硬件。文献［１４］￣１Ｊ提出一种改进的正弦脉宽调 ￥１］（ｓｉｎｕｓｏｉｄａｌ ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ，ＳＰＷＭ）调制策 １ 拓扑结构 本文所研究的模块化储能变流器拓扑如图１所 示，与传统的储能变流器相比，此种结构省去了体 积庞大的工频变压器，易于实现电池储能系统的高 效化与小型化。ＭＦＩＰＣＳ直接接入３８０Ｖ配电网， 通过多台并联可实现自均流功率扩容 ］。 ＭＦＩＰＣＳ可拆解为两个子系统，分别为隔离型 双向直流变换器（子系统１，ＤＣ．ＤＣ环节）和并网逆 子系统２ 三相两电平变流器 略，可减少开关切换次数以达到降低损耗的目的， 同时消除死区时间带来的不利影响。文献『１５］将 ＤＡＢ引入到储能领域，并对ＭＦＩＰＣＳ做一系列研 究 引，但其侧重点在于系统实现和控制，未提及 ＭＦＩＰＣＳ的效率优化。 相关文献中【ｂ，” 叫借鉴脉宽调制（ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ 电池 子系统１ 隔离型直流变换器 电网 崧妊 Ｄｓ Ｄ７ Ｃｓ７ Ｉ二 ｒ＿Ｊ Ｄ 。／ ＿Ｊ 一ｒ／ ］ ｆ，Ｙ ‘ Ａ柞 ｎｎ＿．－＿１ ｒ ‘‘ ＿＼ 厶¨ 。 。Ｃ ● Ｕｏｂ ，－、， ｎ ‘Ｃ桎 １—————————一Ｂ桂 ・ ［ Ｄ， Ｄ （ －ｒ］Ｑ Ｔ泔ｃ］ ｓ ／ ］ｎ ］ ］ Ｄ６ ｆＤ８ ～ 图１ ＭＦＩＰＣＳ拓扑结构与参数定义 Ｆｉｇ．１ Ｔｏｐｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｏｆ ＭＦＩＰＣＳ 变器（子系统２，ＤＣ—ＡＣ环节）。其中子系统１采用 ＤＡＢ拓扑，通过调整子系统１的设计，可满足不同 规格电池的统一接入，易于实现储能变流器的标准 快的优势，符合电池储能系统的基本要求。子系统 １可等效为图２，通过调整交流方波源 和Ｕｓ之间 的相角 ，即可调节ＰＯＡＢ的大小和流向。根据式（１）， 稳态下Ｐｇ＝ＰＤＡＢ，因此调整相角 实现对网侧功率 化模块化。子系统２采用标准三相桥式拓扑，与传 统储能ＰＣＳ通用，负责完成能量的直流一交流转换。 Ｐｇ的控制。 根据能量守恒，子系统１与子系统２之间的功率不 平衡会直接影响直流母线电压 。： ｄｒ，２ ｃ Ｕ￡ ＝０．５×（ 一 ＡＢ） （１） 由式（１）可知，令 。保持不变，则并网功率和 电池输出功率相等。此时两个子系统之间通过直流 电容Ｃ实现解耦，可独立控制。一般由子系统２负 责稳定直流电压，运行模式与传统的ＰＷＭ整流器 类似。子系统１负责控制功率，具有惯量小，响应 图２ ＤＡＢ等效电路 Ｆｉｇ．２ Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｃｉｒｃｕｉｔ ｏｆ ＤＡＢ 第１７期 ＝ 高宁等：双级式中频隔离型储能变流器的直流母线电压优化控制４４８１ Ｕｏ （ｔ）ｄｔ （１４） 损耗值；ｍＬ－ｃ。 代表电感磁芯的质量；Ｒ 则表示电 感的寄生电阻值。 由于电感压降很小，ｕａ与电网电压 相等。 功率因数不为１时， 与相电流 之间存在相位差 。２．３损耗的定性分析 根据上文，考虑稳态情况，可发现子系统１中， 电流ｉＬ（０）和ｆＬ（ ， 、 可直接根据移相角 根据功率关系，可得到相电流幅值厶 为 一 Ｉ．ｍ＝４２ Ｌ尸／３ （１５） 电压 、 。计算得到，而奴可由指令有功功率 ｆ计算得到，根据式（３Ｈ１３），子系统１的效率由 Ｐｒｅｆ、电压 、 。共同决定。同样在子系统２中， 损耗与电流幅值厶 和母线电压 相关，而厶 又 ｕ ａ ＣＯＳ 忽略电感电流纹波，第ｎ个开关周期内的电流 可表示为 ｉａ（ｎ）＝，ａ ｓｉｎ（２ ２・ｎ一 ）（１６） ２．２．２通态损耗 对单相桥臂进行分析，按式（５）做近似处理，可 发现无论子系统２工作于何种工况，其电流路径只 有两种，即流过１个１ＧＢＴ或１个二极管，因此Ａ 相桥臂的导通损耗可以根据并网电流的幅值直接 得到，考虑三相对称性，可得子系统２的导通损 耗为 础： ＋３ （１７） ２．２－３开关损耗 与子系统１不同，子系统２中ＩＧＢＴ两端未并 联电容，对应图４中无并联电容的Ｅ、ｖ曲线。假定 初始状态下Ｓ ｌ导通，电流ｉ 流向电网，此时Ｓ １ 关断，产生一次电流为ｉ 的关断损耗，同时电流经 二极管续流。死区时间结束后，Ｓａ２开通，Ｓａ２的开 通不产生损耗。经过半个开关周期后，还将发生一 次Ｓ １的开通过程，由于开关周期 ２远小于工频周 期，可认为一个 ２内ｉ 不变。Ｓ 。开通时将产生一 次电流为ｆａ的开通损耗和二极管反向恢复损耗。事 实上，无论ｆａ的流向如何，一个开关周期内总会产 生一次关断损耗，一次二极管反向恢复损耗和一次 开通损耗。根据上述分析和对称性，子系统２的开 关损耗可表示为 ／ ２＝３ ２｛∑［Ｅｓ １ｃ：ｏｎＦ（ｆ （ｎ），Ｕｄｃ）＋ ｎ＝ｌ Ｉｃ＝ｏ （ｆａ（，ｚ）， ）］） （１８） 子系统２中网侧电感也会产生损耗尸Ｌ，与变压 器等磁性元件类似，凡也由铜耗和铁耗构成，铁耗 随 。增大会有所上升，铜耗则与电流有效值成正 比，可根据下式计算 ＰＬ：（Ｐｆｓ２＋Ｐｒｏ） 一＋—３１２Ｒ— Ｌｇ— （１９） 式中：Ｐｆｓ２，Ｐｆｏ分别表示高频和工频电流对应的比 由 ｆ、纯确定，因此子系统２的效率由Ｐｒｅｆ、 和 共同决定。 ３ ＭＦＩＰＧＳ的母线电压优化控制 根据上节分析，ＭＦＩＰＣＳ总损耗与 、 、 Ｐｔ．ｆ及 相关。这４个量中，电池电压 是不受控 制的，只由电池特性及其荷电状态决定，Ｐｒｅｆ、 均来自于上级指令，必须精确执行。而母线电压 砜。作为一个可控中间量，只要在合理范围内，均 可保证系统的正常运行，因此根据实际运行工况对 进行智能选取，可以优化ＭＦＩＰＣＳ的整体效率。 损耗分析所需的具体硬件参数列于表１中，实验条 件与此一致。 表１样机参数 Ｔａｂ．１ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ 童垫 墼堕 ＩＧＢＴ型号 富士２ＭＢＩ３００ＶＮ．１２０．５０ 额定／最大功率 ３０ ｋＷ／３５ ｋＷ 开关频率 ｌ／ｆａ ２ ｋＨｚ／１０ｋＨｚ 电网电压／Ｖ ３８０（线电压有效值） 电池端电压 ５７０ｖ～８００Ｖ，额定７５０Ｖ，２０ＡＨ 变压器漏感／励磁电感／匝比 ０．１５ ｍＨ／３７．８ ｍＨ／７８：７８ 母线电容 ９．６ ｍＦ／９００ Ｖ 型皇 根据上文分析，ＭＦＩＰＣＳ的效率优化可简化为 直流母线电压在一定约束条件下的优化控制。定义 子系统１与子系统２的效率分别为，７』和 ，根据 第２章的分析，有 则ＭＦＩＰＣＳ的整体效率７７为 ｒ／＝ｒ／１×ｒ／２ （２１） 为保证变流器的出力，砜 不得低于相电压峰 ４４８４ 中国电机工程学报 第３５卷 最后通过实验，验证了本文所提电压优化控制 方法的正确性，较传统的定直流母线电压控制方 ９５ 式，本文所提方法可在部分工况下提高ＭＦＩＰＣＳ的 糌 较 整体效率。 参考文献 ［１］丁明，林根德，陈自年，等．一种适用于混合储能系统 ６５０ ６９０ ７３０ ７’７０ ８１０ 的控制策略［Ｊ］．中国电机工程学报，２０１２，３２（７）：１－６． Ｕ Ｄｉｎｇ Ｍｉｎｇ，Ｌｉｎ Ｇｅｎｄｅ，Ｃｈｅｌａ Ｚｉｎｉａｎ，ｅｔ ａ１．Ａ ｃｏｎｔｒｏｌ 图１２ ＭＦＩＰＣＳ的静态效率曲线 ｓｔｒａｔｅｇｙ ｆｏｒ ｈｙｂ—ｄ ｅｎｅｒｙｇ ｓｔｏｒａｇｅ ｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ Ｆｉｇ．１２ Ｓｔａｔｉｃ ｅｆｉｆｃｉｅｎｃｙ ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ＭＦＩＰＣＳ ｏｆｔｈｅ ＣＳＥＥ，２０１２，３２（７）：１－６（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）． 横轴表示电池放电时间，纵轴表示电池电压／直流母 【２］彭思敏，施刚，蔡旭，等．基于等效电路法的大容量蓄 线电压和ＭＦＩＰＣＳ的理论／实际效率。从中可以看 电池系统建模与仿真［Ｊ］．中国电机工程学报，２０１３， 出，与维持 。始终等于７００Ｖ的传统控制方法相 ３３（７）：１１－１８． 比，本文所提的直流母线电压优化算法可以在部分 Ｐｅｎｇ Ｓｉｍｉｎ，Ｓｈｉ Ｇａｎｇ，Ｃａｉ Ｘｕ，ｅｔ ａ１．Ｍｏｄｅｌｉｎｇ ａｎｄ 工况下提升整机效率。在曲线的中段，对应的 ｓｉｍｕｌ￣ｉｏｎ ｏｆ ｌａｒｇｅ ｃａｐａｃｉｔｙ ｂａｔｔｅｒｙ ｓｙｓｔｅｍｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ 约等于７００Ｖ，因此两条曲线重合。 ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｃｉｒｃｕｉｔ ｍｅｔｈｏｄ［Ｊ】．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＣＳＥＥ， ２０１３，３３（７）：１１－１８（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）． 之 ［３］吴雄，王秀丽，李骏，等．风电储能混合系统的联合调 幽 度模型及求解［Ｊ］．中国电机工程学报，２０１３，３３（１３）： １０．１７． Ｗｕ Ｘｉｏｎｇ，Ｗａｎｇ Ｘｉｕｌｉ，Ｌｉ Ｊｕｎ，ｅｔ ａ１．Ａｊｏｉｎｔ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｆｏｒ ｈｙｂｒｉｄ ｗｉｎｄ ｅｎｅｒｇｙ ｓｔｏｒａｇｅ ｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＣＳＥＥ，２０１３，３３（１３）： １０—１７（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）． ［４］赵静波，雷金勇，甘德强．电池储能装置在抑制电力系 统低频振荡中的应用．电网技术，２００８，３２（６）：９３．９９． 之 幽 Ｚｈａｏ Ｊｉｎｇｂｏ，Ｌｅｉ Ｊｉｎｙｏｎｇ，Ｇａｎ Ｄｅｑｉａｎｇ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｂａｔｔｅｒｙ ｅｎｅｒｇｙ ｓｔｏｒａｇｅ ｄｅｖｉｃｅｓ ｉｎ ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｎｇ ｌｏｗ ￣ｅｑｕｅｎｃｙ ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００８，３２（６）：９３－９９（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）． ［５］方支剑，段善旭，陈天锦，等．储能逆变器预测控制误 差形成机理及其抑制策略［Ｊ］．中国电机工程学报，２０１３， ｔ／ｍｉｎ ３３（３０）：１－９． （ｂ）功率因数０．９ Ｆａｎｇ Ｚｈｉｊｉａｎ，Ｄｕａｎ ＳｈａｒＬｘｕ，Ｃｈｅｎ Ｔｉａｎｊｉｎ，ｅｔ 图１３ ＭＦＩＰＣＳ的动态效率曲线 ａ１．Ｆｏｒｍ￣ｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ａｎｄ ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｏｆ Ｆｉｇ．１３ Ｄｙｎａｍｉｃ ｅｆｉｆｃｉｅｎｃｙ Ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ＭＦＩＰＣＳ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｅｒｒｏｒ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ａ ｂａｔｔｅｒｙ ｅｎｅｒｇｙ ｓｔｏｒａｇｅ ５结论 ｉｎｖｅｒｔｅｒ［Ｊ］．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆｔｈｅ ＣＳＥＥ，２０１３，３３（３０）：１－９（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）． ＭＦＩＰＣＳ具有易于模块化的优点，适合于移动 ［６］赵彪，于庆广，王立雯，等．用于电池储能系统并网的 式储能应用。本文深入研究ＭＦＩＰＣＳ的基本原理与 双向可拓展变流器及其分布式控制策略［Ｊ］．中国电机工 损耗分布，得出如下结论： 程学报，２０１１，３Ｉ（Ｓ１）：２４４ ２５１ １）ＭＦＩＰＣＳ的损耗与直流电压，电池电压，功 Ｚｈａｏ Ｂｉａｏ，Ｙｕ Ｑｉｎｇｇｕａｎｇ，Ｗａｎｇ Ｌｉｗｅｎ，ｅｔ ａ１．Ｂｉ— 率及功率因数相关。 ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ａｎｄ ｉｔｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｆｏｒ ｂａｔｔｅｒｙ ｅｎｅｒｇｙ ｓｔｏｒａｇｅ ｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｓｙｓｔｅｍ ２）通过改变ＭＦＩＰＣＳ的直流母线电压，可以 ［Ｊ】．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆｔｈｅ ＣＳＥＥ，２０１１，３１（Ｓ１）：２４４—２５１（ｉｎ 在保证系统正常运行且不增加硬件开销的前提下 Ｃｈｉｎｅｓｅ）． 在部分工况中提升效率。本文通过参数扫描，给出 【７］金一丁，宋强，刘文华．电池储能系统的非线性控制器 一种最优直流母线电压的选取方法。 ［Ｊ］．电力系统自动化，２００９，３３（７）：７５－７９． 第１７期 高宁等：双级式中频隔离型储能变流器的直流母线电压优化控制 ４４８５ Ｊｉｎ Ｙｉｄｉｎｇ，Ｓｏｎｇ Ｑｉａｎｇ，Ｌｉｕ Ｗｅｎｈｕａ．Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｆｏｒ ｂａＲｅｒｙ ｅｎｅｒｇｙ ｓｔｏｒａｇｅ ｓｙｓｔｅｍ［Ｊ】．Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ｏｆ ［１６］ＴａｎＮＭＬ，ＡｂｅＴ，ＡｋａｇｉＨ．Ｄｅｓｉｇｎａｎｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ａ ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｉｓｏｌａｔｅｄ ＤＣ－ＤＣ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｆｏｒ ａ ｂａＲｅｒｙ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ，２００９，３３（７）：７５－７９（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）． ｅｎｅｒｙ ｓｔｇｏｒａｇｅ ｓｙｓｔｅｍ［Ｊ】．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２０１２，２７（３）：１２３７－１２４８． ［８】王成山，李霞林，郭力．基于功率平衡及时滞补偿相结 合的双级式变流器协调控制［Ｊ］．中国电机工程学报， ２０１２，３２（２５）：１０９—１１７． Ｗａｎｇ Ｃｈｅｎｇｓｈａｎ，Ｌｉ Ｘｉａｌｉｎ，Ｇｕｏ Ｌｉ．Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｔｗｏ－ｓｔａｇｅ ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｐｏｗｅｒ ｂａｌｎｃｉａｎｇ ［１７１张崇巍，张兴．ＷＭ整流器及其控制ｔＭＪ．北京：机械 工业出版社，２００３． Ｚｈａｎｇ Ｃｈｏｎｇｗｅｉ，Ｚｈａｎｇ Ｘｉｎｇ．ＰＷＭ ｒｅｃｔｉｉｅｒ ａｆｎｄ ｉｔ’ｓ ｃｏｎｔｒｏｌ［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｃｈｉｎａ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｐｒｅｓｓ，２００３（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）． ａｎｄ ｔｉｍｅ ｄｅｌａｙ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ［Ｊ】．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＣＳＥＥ，２０１２，３２（２５）：１０９—１ １７（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）． ［９］Ｋｒｉｓｍｅｒ Ｆ，Ｋｏｌｒａ Ｊ Ｗ．Ａｃｃｕｒａｔｅ ｐｏｗｅｒ ｌｏｓｓ ｍｏｄｅｌ ｄｅｒｉｖａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｈｉｇｈ．ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｕａｌ ａｃｔｉｖｅ ｂｒｉｄｇｅ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｆｏｒ ａｎ ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ［Ｊ】．ＩＥＥＥ Ｔｒｎａｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２０１０，５７（３）：８８１－８９１． ［１０】Ｋｒｉｓｍｅｒ Ｆ，Ｋｏｌｒａ Ｊ Ｗ．Ｅｆｉｆｃｉｅｎｃｙ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｈｉｇｈ ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｕａｌ ａｃｔｉｖｅ ｂｒｉｄｇｅ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｆｏｒ ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ［Ｊ】．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２０１２， ５９（７）：２７４５－２７６０． ・ ［１１】赵彪，于庆广，孙伟欣．双重移相控制的双向全桥 ＤＣ．ＤＣ变换器及其功率回流特性分析［Ｊ］．中国电机工 程学报，２０１２，３２（１２）：４３．５０． Ｚｈａｏ Ｂｉａｏ，Ｙｕ Ｑｉｎｇｇｕａｎｇ，Ｓｕｎ Ｗｅｉｘｉｎ．Ｂｉ—ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｆｕｌｌ－ｂｒｉｄｇｅ ＤＣ－ＤＣ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ ｗｉｔｈ ｄｕａｌ－ｐｈａｓｅ－ｓｈｉｆｔｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｉｔｓ ｂａｃｋｆｌｏｗ ｐｏｗｅｒ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ ［Ｊ］．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｈｔｅ ＣＳＥＥ，２０１２，３２（１２）：４３－５０（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）． ［１２］Ｚｈａｏ Ｂｉａｏ，Ｙｕ Ｑｉｎｇｇｕａｎｇ，Ｓｕｎ Ｗｅｉｘｉｎ．Ｅｘｔｅｎｄｅｄ－ ｐｈａｓｅ—ｓｈｉｆｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｉｓｏｌａｔｅｄ ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ＤＣ－ＤＣ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｆｏｒ ｐｏｗｅｒ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｉｎ ｍｉｃｒｏｇｒｉｄ［Ｊ］．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２０１２，２７（１ １１： ４６６７—４６８０． ［１３】Ｌｉ Ｒ，Ｍａ Ｚ，Ｘｕ Ｄ．Ａ ＺＶＳ ｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅ ｉｎｖｅｒｔｅｒ［Ｊ］．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ， ２０１２，２７（８）：３５９５－３６０４． ［１４】王勇，高宁，罗悦华，等．三相三电平并网逆变器无死 区ＳＰＷＭ控制研究［Ｊ］．中国电机工程学报，２０１１， ３１（２１）：７０－７５． Ｗａｎｇ Ｙｏｎｇ，Ｇａｏ Ｎｉｎｇ，Ｌｕｏ Ｙｕｅｈｕａ，ｅｔ ａ１．ＳＰＷＭ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｆｏｒ ｄｅａｄ－ｔｉｍｅ ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎ ｉｎ ａ ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅ ｔｈｒｅｅ－ｌｅｖｅｌ ｇｒｉｄ—ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｉｎｖｅｒｔｅｒ［Ｊ］．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＣＳＥＥ，２０１１，３１（２１）：７０－７５（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）． ［１５】Ｉｎｏｕｅ Ｓ，Ａｋａｇｉ Ｈ．Ａ ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ＤＣ－ＤＣ ｃｏｎｖｅｔｒｅｒ ｏｆｒ ｎａ ｅｎｅｒｙｇ ｓｔｏｒａｇｅ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｈｔ ｇａｌｖａｎｉｃ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＩＥＥＥ Ｔｒｎａｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２００７，２２（６）： ２２９９．２３０６． ［１８］Ｗａｎｇ Ｙｏｎｇ，Ｃａｉ Ｘｕ．ＤＣ ｌｉｎｋ ｖｏｌｔａｇｅ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆｒ ｅｆｉｆｃｉｅｎｔ ｒｅｓｉｄｅｎｔｉａｌ ｕｆｅｌ ｃｅｌｌ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ［Ｊ］．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｐｏｗｅｒ＆Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｙｓｔｅｍｓ，２０１０， ３２（９）：１０３１－１０３６． ［１９］谢斌，戴珂，张树全，等．并联型有源电力滤波器直流 侧电压优化控制［Ｊ］．中国电机工程学报，２０１１，３１（９）： ２３．２９． Ｘｉｅ Ｂｉｎ，Ｄａｉ Ｋｅ，Ｚｈａｎｇ Ｓｈｕｑｕａｎ，ｅｔ ａ１．Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆＤＣ ｌｉｋｎ ｖｏｌｔａｇｅ ｆｏｒ ｓｈｕｎｔ ａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ｆｉｌｔｅｒ ［Ｊ］．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｈｔｅ ＣＳＥＥ，２０１１，３１（９）：２３－２９（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）． ［２０】Ｂｒｉｔｔａｉｎ Ｊ Ｅ．Ａ ｓｔｅｉｎｍｅｔｚ ｃｏｎｔｉｒｂｕｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ ＡＣ ｐｏｗｅｒ ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｈｔｅ ＩＥＥＥ，１９８４，７２（２）： １９６．１９７． ［２１】Ｈｕｒｌｅｙ Ｗ Ｇ，Ｇａｔｈ Ｅ，Ｂｒｅｓｌｉｎ Ｊ Ｇ．Ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ ｈｔｅ ＡＣ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｗｉｎｄｉｎｇｓ ｗｉｈｔ ｒａｂｉ￣ａｒｙ ｃｕｒｒｅｎｔ ｗａｖｅｆｏｒｍｓ［Ｊ】．ＩＥＥＥ Ｔｒｎａｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２０００，１５（２）：３６９－３７６． ［２２］马柯．逆变器效率提升方案研究［Ｄ］．杭州：浙江大学， ２０１０． Ｍａ Ｋｅ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｓｃｈｅｍｅｓ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｉｎｖｅｒｔｅｒ’ｓ ｅｆｉｆｃｉｅｎｃｙ［Ｄ】．Ｈａｎｇｚｈｏｕ：Ｚｈｅｊｉｎａｇ ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， ２０１Ｏ（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）． 收稿日期：２０１４ １２．１６。 作者简介： 高宁（１９８７），男，博士研究生，研究方 向为隔离型大功率双向直流变换器及其在 电池储能系统中的应用，ｇａｏｎｉｎｇ＠ｓｊｔｕ． ｅｄｕ．ｃｎ； 高宁 李睿ｆ１９８０），男，博士，讲师，研究方 向为电力电子技术在电力品质控制中的 应用。 （责任编辑吕鲜艳）