用於直流微電網與電動車執行連網操作具輔助充電源之蓄電池儲能系統

A BATTERY ENERGY STORAGE SYSTEM WITH AUXILIARY CHARGING SOURCE FOR DC MICRO-GRID AND ELECTRIC VEHICLE TO PERFORM GRID-CONNECTED OPERATION

戴志偉(Jhih-Wei Dai)

指導教授 ： 廖聰明

國立清華大學/電機資訊學院/電機工程學系/碩士(2012年)

摘要

摘要
本論文旨在開發一蓄電池儲能系統及從事其操控。所建蓄電池儲能
系統之400V 直流鏈係由96V 蓄電池經一雙向交錯式直流/直流轉換器升
壓調控建立之。而雙向變頻器再將直流鏈轉換成具有良好波形品質之三
相交流電壓。藉由相同之變頻器及直流/直流轉換器，交流電網亦可經直
流鏈對蓄電池充電。另外，可取用之再生或分散式能源可經所開發之可
插式交流/直流轉換器向蓄電池組進行補充電，此交流直流轉換器由三相
單開關切換式整流器及共振式隔離直流/直流轉換器組成。電池之補助充
電亦可由可取得之直流源(如直流微電網)介接至蓄電池儲能系統或插入
式交流/直流轉換器之直流鏈。
透過適當的控制安排，所建蓄電池儲能系統具有電力潮流調控與主
動濾波結合功能。在獨立操控模式，蓄電池儲能系統之變頻器可在未知
與非線性負載下，產生良好波形品質及電壓調節之三相電壓。於孤島狀
況下，蓄電池儲能系統可如同不斷電系統般提供負載不斷電電源。而蓄
電池儲能系統在連網操控上可操控於三種模式：(i)浮接模式：所有區域
負載之實功均由傳統電網供給，負載之虛功與諧波功由蓄電池儲能系統
補償；(ii)放電模式：所有負載之實功、虛功與諧波功由蓄電池儲能系統
提供。此外，亦可回送規劃之功率至傳統電網；(iii)充電模式：傳統電網
向蓄電池充電，並供給區域性負載之實功，但所有區域負載之虛功與諧
波功仍由蓄電池儲能系統提供。
蓄電池儲能系統可接至電動車輛或微電網，執行其間之雙向電力潮
流控制。透過蓄電池儲能系統之雙向變頻器，可執行下列之可能：(i)蓄
電池儲能系統對電動車輛/電動車輛對蓄電池儲能系統或蓄電池儲能系統
對微電網/微電網對蓄電池儲能系統；(ii)電動車輛對市電/市電對電動車
輛；(iii)微電網對市電/市電對微電網。所有現成電力電路及其控制機構均
妥予設計，其控制法則均以數位信號處理器全數位化實現，並以一些模
擬與實測結果顯示所建系統之操作性能。

關鍵字

蓄電池儲能系統 ； 直流微電網 ； 切換式整流器 ； 直流/直流轉換器 ； 共振式 ； 獨立操控 ； 連網操控 ； 電動車輛 ； 數位信號處理器

參考文獻

[1] G. M. Masters, Renewable and efficient electric power systems, Wiley-Interscience,

New Jersey, 2004.

grid synchronization for distributed power generation systems,” IEEE Trans. Ind.

Electron., vol. 53, no. 5, pp. 1398-1409, 2006.

compensator for three-phase three-wire microgrid applications,” IEEE Trans. Power