Трехуровневый DC-DC-преобразователь для аккумуляторных систем накопления электроэнергии с алгоритмом балансировки напряжения звена постоянного тока

С. Э. Гришин; Ю. К. Каземирова; А. С. Анучин; Н. М. Горбунов; Т. К. Масленников; Е. С. Кулик

doi:10.71759/9b06-vd37

Трехуровневый DC-DC-преобразователь для аккумуляторных систем накопления электроэнергии с алгоритмом балансировки напряжения звена постоянного тока

С. Э. Гришин, Ю. К. Каземирова, А. С. Анучин, Н. М. Горбунов, Т. К. Масленников, Е. С. Кулик

Аннотация

Представлена система управления трехуровневым DC–DC-преобразователем с алгоритмом балансировки напряжений звена постоянного тока применительно к аккумуляторным системам накопления электроэнергии (СНЭЭ). В последнее время повсеместно увеличивается использование СНЭЭ для низковольтных сетей. Как правило, СНЭЭ состоит из аккумуляторной батареи, DC–DC-преобразователя, сетевого инвертора и сетевого фильтра. Современные сетевые инверторы строятся по трехуровневой топологии для повышения эффективности и улучшения качества потребляемого тока. Таким образом, DC–DC-преобразователь также должен иметь трехуровневую топологию. Основной недостаток трехуровневой топологии — разбалансировка напряжений звена постоянного тока. Предложен способ управления T-образным DC–DC-преобразователем с алгоритмом балансировки напряжений звена постоянного тока. Для проверки алгоритма разработана электрическая модель СНЭЭ. Результаты моделирования показали, что предложенный алгоритм позволяет сбалансировать напряжение во всех режимах работы устройства.

Ключевые слова

аккумуляторные системы накопления электроэнергии, трехуровневый инвертор, балансировка напряжения, трехуровневый преобразователь постоянного напряжения, система управления

Полный текст:

PDF

Литература

Rouholamini, M. A Review of Modeling, Management, and Applications of Grid-Connected Li-Ion Battery Storage Systems / Mahdi Rouholamini, Caishrng Wang, Hashem Nerir, et al. // in IEEE Transactions on Smart Grid — 2022, Nov. — Vol. 13. — No. 6. — Pp. 4505 – 4524 DOI: 10.1109/TSG.2022.3188598.

Suthar, S. Cost-Effective Energy Management of Grid-Connected PV and BESS: A Case Study / S. Suthar, N. Kumar and N. M. Pindoriya // 2019 IEEE Innovative Smart Grid Technologies — Asia (ISGT Asia), Chengdu, China, — 2019, — Pp. 4122 – 4127, DOI: 10.1109/ISGT-Asia.2019. 8881426.

Cheng, Y. Sizing of Battery Energy Storage for Wind Integration: Considering Frequency Regulation and Peak Load Shaving / Y. Cheng, P. Yu, S. Sun, N. Wang, Y. Zhang and P. Kou // 2022 5th International Conference on Energy, Electrical and Power Engineering (CEEPE), Chongqing, China. — 2022. — Pp. 205 – 209, DOI: 10.1109/ CEEPE55110.2022.9783344.

Rouco, L. Active and reactive power control of battery energy storage systems in weak grids / L. Rouco and L. Sigrist // 2013 IREP Symposium Bulk Power System Dynamics and Control - IX Optimization, Security and Control of the Emerging Power Grid, Rethymno, Greece. — 2013. — pp. 1 – 7, DOI: 10.1109/IREP.2013.6629422.

Zafar, S. On PQ Control of BESS in Grid-Connected Mode and Frequency Control in Islanded-Mode for Micro- Grid Application / S. Zafar, H. Sadiq, B. Javaid and H. A. Khalid // 2018 International Conference on Computing, Electronic and Electrical Engineering (ICE Cube), Quetta, Pakistan. — 2018. — Pp. 1 – 6, DOI: 10.1109/ICECUBE.2018.8610962.

Altin, N. Three-phase three-level T-type grid-connected inverter with reduced number of switches / N. Altin, I. Sefa, H. Komurcugil and S. Ozdemir // 2018 6th International Istanbul Smart Grids and Cities Congress and Fair (ICSG), Istanbul, Turkey. — 2018. — Pp. 58 – 62, DOI: 10.1109/SGCF.2018.8408942.

Woldegiorgis, D. Simple Carrier Based Capacitor Voltage Balancing Technique for Three-Level Voltage Source Inverters / D. Woldegiorgis, Y. Wei and A. Mantooth. 2021 IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC), Phoenix, AZ, USA. — 2021. — Pp. 528 – 533. DOI: 10.1109/APEC42165.2021.9487338.

Chai, F. Neutral-point Balance Control Strategy of T-type three-level inverter Based on Medium Vectors Being Synthesized / F. Chai and G. Zhang // 2023 IEEE PELS Students and Young Professionals Symposium (SYPS), Shanghai, China. — 2023. — Pp. 1 – 5. DOI: 10.1109/SYPS59767.2023. 10268196.

Liu, P. Analysis of the Neutral-Point Voltage Self-Balance Mechanism in the Three-Level Full-Bridge DC–DC Converter by Introduction of Flying Capacitors / P. Liu and S. Duan // IEEE Transactions on Power Electronics. — 2019, Dec. — Vol. 34, no. 12. — Pp. 11736 – 11747. DOI: 10.1109/TPEL.2019.2908825.

Zhao, Q. Study on a fuzzy controller for the balance of capacitor voltages of three-level boost dc-dc converter / Q. Zhao, Y. Fang, M. Ma, J. Wang and Y. Xie // 2014 International Power Electronics and Application Conference and Exposition, Shanghai, China. — 2014. — Pp. 993 – 996. DOI: 10.1109/PEAC.2014.7037995.

Prasad, J. Vector control of three-phase AC / DC front-end converter / J. Prasad & Bhavsar, Tushar & Ghosh, Rajesh & Narayanan. 33. 591 – 613. DOI: 10.1007/s12046-008-0045-y.

DOI: http://dx.doi.org/10.71759/9b06-vd37