储能逆变器工作原理及模型
2018-8-1
为主要说明电路的矢量关系，此处忽略电路电阻以简化分析。图1为储能逆变器的模型电路，主要由电网电动势e，网侧电感L，储能逆变桥式电路，负载电阻RL及直流侧电动势eL组成。其中交流侧电压和电流为v、i。直流侧电压电流为Vdc，Idc。
由式(1)可以看出，我们可以通过对储能逆变器直流侧电流参数的控制来控制其交流侧参数，也可以通过控制交流侧参数改变直流量。
假设交流侧电流及电感电压矢量分别表示为L和VL，则可得VL=ωLI，并且电流滞后电压90°。若电网电动势矢量用E表示，储能逆变器交流侧的电压用V表示，则根据基尔霍夫电压定律，系统交流侧的电压关系可以表示成E=V+VL=V+ωLI，其模值大小关系为
。假设 | I | 不变，则 | VL | =ωL|I |也不变。假设电网电动势E为定值，则系统电压矢量V在空间的运动轨迹为圆形，并且半径值 | VL | 为。为直观表示其关系，图2绘制出V的端点在以下A、B、C、D四个工作点的关系图。
具体运行情情况及分析如下：
(1)当电压矢量端点在A~B点之间时，储能逆变器工作在储能状态，电网向系统输送有功及感性无功功率。当在A点运行时，电网只输送感性无功功率。
(2)当电压矢量端点在B~C点之间时，储能逆变器工作在储能状态，电网向系统输送有功及容性无功功率。当在B点运行时，电网只输送有功功率。
(3)当电压矢量端点在C~D点之间时，储能逆变器工作在逆变状态，系统向电网输送有功及容性无功功率。当在C点运行时，只向电网输送容性无功功率。
(4)当电压矢量端点在D~A点之间时，储能逆变器工作在逆变状态，系统向电网输送有功及感性无功功率。当在D点运行时，向电网输送有功功率。根据以上分析，我们可以通过控制网侧电流来实现对储能逆变器工作在任意状态的控制。在三相储能逆变器的控制中，我们希望系统能够工作在B点和D点，电网和储能逆变系统之间只传输有功功率，即在储能工作状态下，网侧电压矢量与电流矢量方向相同，在逆变工作状态下，网侧电压矢量与电流矢量方向相反。
