隨著可再生能源普及和電網(wǎng)穩(wěn)定性需求提升，儲(chǔ)能并網(wǎng)系統(tǒng)通過(guò)存儲(chǔ)與釋放電能，緩解發(fā)電波動(dòng)、優(yōu)化電能質(zhì)量，保障電網(wǎng)可靠運(yùn)行。

儲(chǔ)能并網(wǎng)根據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可分為單級(jí)式和雙級(jí)式拓?fù)洹ｋp級(jí)式儲(chǔ)能并網(wǎng)與單級(jí)式相比，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，但控制方法較簡(jiǎn)單。本篇中我們基于EasyGo實(shí)時(shí)仿真器EGBox Mini，對(duì)雙級(jí)式儲(chǔ)能并網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。

通過(guò)與離線實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，可以看到EasyGo實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)顯示波形與離線一致，且在調(diào)節(jié)參數(shù)設(shè)定值后，波形能夠?qū)崟r(shí)跟隨變化，并保持穩(wěn)定。

實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，EasyGo實(shí)時(shí)仿真設(shè)備具備良好的仿真效果，在實(shí)際科研/教學(xué)中可以替代真實(shí)設(shè)備進(jìn)行雙級(jí)式儲(chǔ)能并網(wǎng)系統(tǒng)的仿真模擬，進(jìn)一步驗(yàn)證了 Easygo 仿真平臺(tái)的準(zhǔn)確性與可靠性，可為企業(yè)/實(shí)驗(yàn)室提供高效、安全的測(cè)試平臺(tái)。

一、雙極式儲(chǔ)能并網(wǎng)系統(tǒng)

雙級(jí)式儲(chǔ)能并網(wǎng)系統(tǒng)是一種通過(guò)兩級(jí)能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能裝置與電網(wǎng)連接的系統(tǒng)，常用于可再生能源并網(wǎng)、電網(wǎng)調(diào)頻調(diào)峰、離網(wǎng)型供電等場(chǎng)景。

其主電路結(jié)構(gòu)前級(jí)為DC/DC直流變換器，采用半橋式雙向升降壓DC/DC電路，將電池電壓升壓至某一直流電壓，后級(jí)為DC/AC逆變整流器，采用三相全橋電路將直流電壓逆變?yōu)槿嘟涣麟妷骸?/span>

雙級(jí)式儲(chǔ)能并網(wǎng)大體可以分為兩種控制方式：

1、前級(jí) DC/DC 采用功率外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制，儲(chǔ)能發(fā)出或吸收的功率通過(guò)前級(jí)控制完成。后級(jí)變流器采用直流電壓外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制方式；電壓外環(huán)控制器通過(guò)穩(wěn)定直流母線電壓，電流內(nèi)環(huán)控制器實(shí)現(xiàn)交流側(cè)有功和無(wú)功調(diào)節(jié)。

2、前級(jí) DC/DC 采用直流母線電壓外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制（或單閉環(huán)直流母線電壓控制），后級(jí)變流器采用功率外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制方式。儲(chǔ)能發(fā)出或吸收的功率均由后級(jí)控制完成。

二、離線仿真

本次實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蜑閼?yīng)用較為普遍的儲(chǔ)能控直流電壓的方式。前級(jí)DC/DC控制采用雙閉環(huán)控制，后級(jí)采用直接PQ控制。搭建雙級(jí)式儲(chǔ)能并網(wǎng)模型如下圖所示：

前級(jí)DC/DC（boost電路）的主要作用是實(shí)現(xiàn)直流側(cè)電壓穩(wěn)定，后級(jí)DC/AC實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能恒功率充放電功率控制。整體儲(chǔ)能額定功率50KW，通過(guò)并網(wǎng)換流器接到380V電網(wǎng)，儲(chǔ)能DC/DC直流高壓側(cè)電壓給定參考值為800V。

運(yùn)行模型，在0.2s時(shí)啟動(dòng)純儲(chǔ)能控制使能，在0.3s時(shí)啟動(dòng)VSC控制使能。直流側(cè)電壓設(shè)定值為800V，有功初始設(shè)定值為0.8，在0.5s時(shí)變換為-0.8，無(wú)功初始設(shè)定值為0.4，在1.5s后變換為-0.4，得到仿真結(jié)果如下所示：

從波形可以看出：在0.2s，VSC控制啟動(dòng)后，Vdc在短時(shí)間被控制到設(shè)定值800V，有功功率和無(wú)功功率都穩(wěn)定在設(shè)定值。在0.5s和1.5s設(shè)定值變化后，系統(tǒng)也能快速跟隨變化。

三、EasyGo 實(shí)時(shí)仿真

EGBox Mini產(chǎn)品系列是基于CPU+FPGA硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)的一體式緊湊型實(shí)時(shí)仿真產(chǎn)品，屬于EGBox 系列實(shí)時(shí)仿真器的入門級(jí)產(chǎn)品。其不同型號(hào)可完成硬件在環(huán)測(cè)試系統(tǒng)（HIL）或者快速控制原型系統(tǒng)（RCP）。將控制模型和拓?fù)淠Ｐ?/strong>分別通過(guò)仿真上位機(jī)部署進(jìn)兩個(gè)實(shí)時(shí)仿真器（EGBox Mini），整體架構(gòu)如下圖所示：

當(dāng)直流電壓（Vdc_ref）設(shè)定值為 800V，有功功率（P_ref）設(shè)定為 0.8，無(wú)功功率（Q_ref）設(shè)定為 0.4 時(shí)，實(shí)時(shí)波形如下圖所示：

當(dāng)直流電壓（Vdc_ref）設(shè)定值為 750V，有功功率（P_ref）設(shè)定為 0.8，無(wú)功功率（Q_ref）設(shè)定為 0.4 時(shí)，實(shí)時(shí)波形如下圖所示：

可以觀察到：在直流側(cè)電壓設(shè)定值為800V，有功初始設(shè)定值為0.8，無(wú)功初始設(shè)定值為0.4時(shí)，仿真波形與離線一致。調(diào)節(jié)直流側(cè)電壓設(shè)定值后，系統(tǒng)也能快速跟隨變化，并保持穩(wěn)定。

EasyGo實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)基于Matlab/Simulink的實(shí)現(xiàn)方式具有上手快、通用性強(qiáng)的特點(diǎn)，在完成端口配置的基礎(chǔ)上可以實(shí)現(xiàn)免培訓(xùn)操作，這里就不過(guò)多贅述。

雙級(jí)式儲(chǔ)能三相并網(wǎng)實(shí)時(shí)仿真就分享到這里了，歡迎感興趣的工程師們留言溝通。