储能发电系统篇：双极式三相并网实时仿真

随着可再生能源普及和电网稳定性需求提升，储能并网系统通过存储与释放电能，缓解发电波动、优化电能质量，保障电网可靠运行。

储能并网根据拓扑结构可分为单级式和双级式拓扑。双级式储能并网与单级式相比，结构较为复杂，但控制方法较简单。本篇中我们基于EasyGo实时仿真器EGBox Mini，对双级式储能并网系统进行仿真实验。

通过与离线实验结果进行对比，可以看到EasyGo实时仿真平台显示波形与离线一致，且在调节参数设定值后，波形能够实时跟随变化，并保持稳定。

实验说明，EasyGo实时仿真设备具备良好的仿真效果，在实际科研/教学中可以替代真实设备进行双级式储能并网系统的仿真模拟，进一步验证了 Easygo 仿真平台的准确性与可靠性，可为企业/实验室提供高效、安全的测试平台。

一、双极式储能并网系统

双级式储能并网系统是一种通过两级能量转换环节实现储能装置与电网连接的系统，常用于可再生能源并网、电网调频调峰、离网型供电等场景。

其主电路结构前级为DC/DC直流变换器，采用半桥式双向升降压DC/DC电路，将电池电压升压至某一直流电压，后级为DC/AC逆变整流器，采用三相全桥电路将直流电压逆变为三相交流电压。

双级式储能并网大体可以分为两种控制方式：

1、前级 DC/DC 采用功率外环、电流内环的双闭环控制，储能发出或吸收的功率通过前级控制完成。后级变流器采用直流电压外环、电流内环的双闭环控制方式；电压外环控制器通过稳定直流母线电压，电流内环控制器实现交流侧有功和无功调节。

2、前级 DC/DC 采用直流母线电压外环、电流内环的双闭环控制（或单闭环直流母线电压控制），后级变流器采用功率外环、电流内环的双闭环控制方式。储能发出或吸收的功率均由后级控制完成。

二、离线仿真

本次实验模型为应用较为普遍的储能控直流电压的方式。前级DC/DC控制采用双闭环控制，后级采用直接PQ控制。搭建双级式储能并网模型如下图所示：

前级DC/DC（boost电路）的主要作用是实现直流侧电压稳定，后级DC/AC实现储能恒功率充放电功率控制。整体储能额定功率50KW，通过并网换流器接到380V电网，储能DC/DC直流高压侧电压给定参考值为800V。

运行模型，在0.2s时启动纯储能控制使能，在0.3s时启动VSC控制使能。直流侧电压设定值为800V，有功初始设定值为0.8，在0.5s时变换为-0.8，无功初始设定值为0.4，在1.5s后变换为-0.4，得到仿真结果如下所示：

从波形可以看出：在0.2s，VSC控制启动后，Vdc在短时间被控制到设定值800V，有功功率和无功功率都稳定在设定值。在0.5s和1.5s设定值变化后，系统也能快速跟随变化。

三、EasyGo 实时仿真

EGBox Mini产品系列是基于CPU+FPGA硬件架构设计的一体式紧凑型实时仿真产品，属于EGBox 系列实时仿真器的入门级产品。其不同型号可完成硬件在环测试系统（HIL）或者快速控制原型系统（RCP）。将控制模型和拓扑模型分别通过仿真上位机部署进两个实时仿真器（EGBox Mini），整体架构如下图所示：

当直流电压（Vdc_ref）设定值为 800V，有功功率（P_ref）设定为 0.8，无功功率（Q_ref）设定为 0.4 时，实时波形如下图所示：

当直流电压（Vdc_ref）设定值为 750V，有功功率（P_ref）设定为 0.8，无功功率（Q_ref）设定为 0.4 时，实时波形如下图所示：

可以观察到：在直流侧电压设定值为800V，有功初始设定值为0.8，无功初始设定值为0.4时，仿真波形与离线一致。调节直流侧电压设定值后，系统也能快速跟随变化，并保持稳定。

EasyGo实时仿真平台基于Matlab/Simulink的实现方式具有上手快、通用性强的特点，在完成端口配置的基础上可以实现免培训操作，这里就不过多赘述。

双级式储能三相并网实时仿真就分享到这里了，欢迎感兴趣的工程师们留言沟通。