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38 新疆有色金属 2023年第6期 DOI:10.16206/j.cnki.65-1136/tg.2023.06.016 储能变流器的仿真研究 何玉柯 （乌鲁木齐市亚欧稀有金属有限责任公司，新疆乌鲁木齐830000） 摘要：通过新能源发电中的储能变流器的研究，阐述了储能技术的基本现状，比较了多种储能形式，分析了几种双向DC/DC变 换器的结构及其基本的工作原理。通过分析具体的工作波形给出了工作过程中的状态方程，利用参数进行储能变换器模型 化，得到低压侧的受控源模型，通过低压侧的受控源模型与低高压的变压器模型进行组合得到了储能变换器的系统级数学模 型。基于系统级的数学模型，进行了MATLAB/SIMULINK仿真，详述模型建立的过程与仿真结果。 关键词：储能技术；储能变流器；双向DC/DC变换器；MATLAB/SIMULINK仿真 1 储能技术的作用 大、常用的功率型元件包括超级电容器；能量型储能 元件的能量密度大，基本元件有蓄电池等。综合比 储能技术可以使系统在输出功率波动的过程中 较各元件的差异，对于超级电容功率密度高，循环寿 起到有效抑制这种波动的作用，通过控制储能系统 命长，但是使用的能量密度低，并且单位的能量价格 与新能源形式发电的协调运行使其功率波动得到抑 较高，一般应用于补偿短路脉冲峰值功率波动，因此 制，新能源形式的能量注入到电网过程中可以根据 作用时间短且所需的能量小。对于锂电池储能而 电力系统的运行要求而进行灵活控制。 言，其能量密度高，单位的能量价格较低，不足之处 2 储能技术的基本结构 为功率密度低，循环使用寿命短等特点，应用与补偿 储能技术的基本结构一般会使用双向DC/DC结 长时间的平均功率波动，因为其波动功率幅度小，而 构，基本的DC/DC结构变流器一般可以将其二极管 所需的能量较大，因此对于锂电池而言满足这种需 替换为有源功率开关器件而转换为对应的基本双向 求。而对于实际应用中通常会使用到混合储能系 DC/DC变流器。 统，混合储能系统对于功率的分配方面结合了两种 基本的非隔离型双向DC/DC变流器有Buck/ 储能元件的优势，能够实现以较低的投入获取高功 Boost拓扑、Boost/Buck拓扑、Sepic/Zeta拓扑及Zeta/ 率密度，实现了高能量密度的一种混合系统。 Sepic拓扑结构等。 储能单元与大电网相连的方式有两种，一种为 隔离型双向DC/DC变换器，通过将各自的细节 有源，一种为无源。有源方式为通过双向DC/DC变 拓扑展开可得到反激式、正激式及推挽式几种类型。 换器接入直流母线进行能量传输，无源方式为直接 比较其拓扑结构可以发现，反激式结构最简单，成本 与直流母线相连，对于这两种而言因为包括了多种 最低，但是存在较大的电压震荡与电压应力大的问 结构方式，所以也称为混合储能结构。通过超级电 题。电压反馈型的桥式拓扑结构典型应用为双有源 容与锂电池的混合方式可以组合成为双向DC/DC变 桥式变流器，其电路结构简单，包含电动器件较少， 换器后与直流母线相连，而另外一种方式为超级电 且功率密度较高，适用于中大功率的应用场合。在