多电池组储能系统双向DC-DC变换器的研制

本文研制的120 kW 锂电池储能系统双向DC-DC 变换器，在电网断电时，还能作为电压源输出，即以Boost 模式工作，输出电压Vdc 稳定，后级PWM 双向并网变流器则做孤岛运行，断开KM1、闭合KM2,保证关键负荷供电。

2 控制系统设计

本文研制的双向DC-DC 变换器，其基本工作原理为Buck 和Boost 变换，当电池放电时，DC-DC变换器以Boost 工作模式运行，在电池充电时，DC-DC 变换器以Buck 工作模式运行，本文不再对对Buck 和Boost 工作模式的常规控制策略进行累述，仅对电池储能系统中双向DC-DC 控制器设计时需要注意的几个方面进行了分析。

2.1 均流控制

根据戴维宁等效电路，图4 所示电路单组电池可做如图5 等效。

图5 DC-DC 变换器等效电路。

其中V1、V2 分别为两个并联模块对应的开路电压(桥臂输出)，Z1、Z2 为两个模块等效阻抗，Z3为并联接点到电池的阻抗，由于各并联模块铜排的布局、驱动的死区、以及IGBT 的开通延时和上升沿等的不同，导致输出V1≠V2,同理每个并联模块输出电缆长度和电抗器阻抗不同，一般Z1≠Z2,如果不采用均流控制策略，将导致两个模块输出电流不一致，且产生环流，环流大小为I=(V1-V2)/(Z1+Z2)。

环流的存在不仅导致流过IGBT 的电流增大，同时也影响系统效率，为有效抑制环流，实现两组变换器均等的输出电流，必须采用均流控制策略，即是每个并联模块采用独立的反馈控制，以实现两并联模块电流相等，实现均流。当采用均流控制后两个变换器可等效为图6 所示两个并联的电流源，通过控制，当I1=I2 时，即可避免环流的产生。

图6 采用均流控制后等效电路。

两并联模块的均流控制框图见图7 所示，I_ref为电池给定充放电电流，两路模块并联时，每个模块的电流指令为I_ref 的一半，分别与对应模块的电流反馈(I1_f 或I2_f)形成闭环，采用该控制策略能使两路输出电流完全相等。

图7 电流控制框图。