【期刊论文复现】PCS双向储能变流器双向Buck-Boost闭环控制仿真（Simulink仿真实现）

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目录

⛳️赠与读者

💥1 概述

PCS双向储能变流器双向Buck-Boost闭环控制研究文档

摘要

一、系统概述

1. 系统架构

2. 控制策略

二、控制策略详述

1. 三相PWM变流器控制

2. 双向Buck/Boost变换器控制

三、仿真分析

仿真工况

仿真结果

四、结论

📚2 运行结果

🎉3 参考文献

🌈4 Simulink仿真实现

⛳️赠与读者

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💥1 概述

文献来源：

PCS双向储能变流器双向Buck-Boost闭环控制研究文档

摘要

本文旨在研究并解决交流子网与直流子网间的功率传输问题，同时降低电流谐波。基于三相电压源型变流器及其控制策略，我们在MATLAB R2018a环境下构建了储能变流器的整体仿真模型。该模型主要由三相电网、三相PWM变流器、双向Buck/Boost变换器和蓄电池组成。三相PWM变流器负责将电网能量转换为稳定的700V直流母线电压，实现电网与直流母线间的双向能量流动；双向Buck/Boost变换器则通过PID闭环控制，实现电池的恒功率充电或放电功能。

一、系统概述

1. 系统架构

三相电网：提供交流电源。
三相PWM变流器：将交流电转换为直流电，并维持直流母线电压稳定。
双向Buck/Boost变换器：实现直流母线与电池之间的双向能量传输，确保电池的恒功率充电或放电。
蓄电池：作为储能元件。

2. 控制策略

三相PWM变流器：采用电压外环、电流内环的双闭环PI控制策略，结合电网电压和电容电流前馈、电感电流解耦技术，以及SVPWM空间矢量调制方法，确保直流母线电压稳定在700V。
双向Buck/Boost变换器：采用PID闭环控制策略，实现电池的恒功率充放电控制。

二、控制策略详述

1. 三相PWM变流器控制

电压外环：监测并调节直流母线电压，确保其稳定在700V。
电流内环：快速响应电流变化，提高系统动态性能。
前馈控制：引入电网电压和电容电流前馈，提高系统抗干扰能力。
电感电流解耦：消除电感电流间的耦合效应，简化控制设计。
SVPWM空间矢量调制：优化PWM波形，降低谐波含量。

2. 双向Buck/Boost变换器控制

PID闭环控制：根据电池充放电需求，调整变换器输出电流，实现恒功率控制。
双向DC/DC功能：支持电池在充电和放电模式下的平滑切换。

三、仿真分析

仿真工况

0.0-0.1秒：系统处于初始状态，不进行充电或放电操作。
0.1-0.3秒：系统以12KW的恒定功率对电池进行充电。
0.3-0.5秒：系统以20KW的恒定功率从电池放电。

仿真结果

直流母线电压：在整个仿真过程中，直流母线电压始终稳定在700V左右，验证了三相PWM变流器控制策略的有效性。
电池充放电电流：在充电阶段，电池电流稳定上升；在放电阶段，电池电流稳定下降，且功率保持恒定，验证了双向Buck/Boost变换器控制策略的有效性。
系统响应速度：系统能够快速响应充放电指令，且在切换过程中无明显波动，表明系统具有较高的稳定性和动态性能。

四、结论

本研究通过构建储能变流器的整体仿真模型，并采用双闭环PI控制和PID闭环控制策略，成功实现了交流子网与直流子网间的双向功率传输，同时降低了电流谐波。仿真结果表明，所提控制策略具有较高的稳定性和动态性能，能够满足储能系统的实际需求。未来研究可进一步探索更先进的控制算法和优化策略，以提高系统效率和可靠性。