超级电容储能式有轨电车充电装置研究

城轨交通直流(DC)牵引供电系统中,DC 750 V供电网通过常规降压变换器无法满足储能式有轨电车车载超级电容充电要求的电压范围(DC 500～900 V),提出一种前级DC/DC变换器升压、后级DC/DC变换器降压的两级电路拓扑,采用后级变换器功率前馈至前级变换器的控制方法,来实现两级变换器之间直流母线电压的稳定,从而得到满足超级电容充电要求的电压范围。仿真和实验结果验证了该系统的正确性和有效性。     

基于超级电容有轨电车的充电装置控制研究

超级电容快速储能技术在短时大功率应用中有较好的技术经济性,非常适用于新型有轨电车储能。针对有轨电车充电装置整流器采用传统多脉波整流技术导致的整流器输入侧交流电压畸变、交流电流谐波含量高,直流母线电压纹波大,功率因数不可控等问题,提出采用脉宽调制(PWM)整流方式。该整流方式具有功率因数高,谐波含量低等优点,采用电压-电流双闭环与电压前馈相结合的控制策略,来抑制直流母线电压在超级电容接入瞬间引起的波动。通过设计LCL滤波来吸收整流器交流侧的电流谐波,并推导了LCL滤波器的计算公式。系统仿真和实验证实了该控制的有效性。     

超级电容有轨电车新型充电系统研究

为减小有轨电车短时、高频率、大功率充电对电网带来的冲击,并对电网能量进行优化配置,提出了一种集地面超级电容储能系统、成套充电装置及车载超级电容于一体的有轨电车新型充电系统,介绍了LCL滤波器的无源阻尼设计方法及系统控制策略,搭建了系统仿真模型,仿真和实验结果证明了该系统设计的正确性和有效性。     

超级电容有轨电车充电装置系统研究

在超级电容有轨电车充电系统中,单相Buck电路结构因存在功率等级低、输出纹波较大、变换器转换效率低等缺陷无法满足设计要求,为此提出四相交错并联的拓扑结构,并对其关键部件的作用一一进行了阐述,给出了充电装置输出电感的设计方法,在Matlab/Simulink环境中搭建了成套充电装置的系统仿真模型,仿真和实验验证了该系统的有效性和正确性,该系统已成功应用于实际工程中。     

有轨电车超级电容的充电方式转换技术研究

针对现代有轨电车的充电需求和超级电容的充电特性,采用先恒流限压输出再恒压输出的充电方式,根据该充电方式提出在有轨电车充电装置的AC/DC侧采用PWM整流技术,在充电装置DC/DC侧采用赋积分初值的控制策略,详细分析其实现方案,说明实现原理,给出仿真结果并实验验证。实验结果表明,文中提出的控制策略极大地减弱了充电装置对电网的影响,在充电方式恒流充电转恒压充电瞬间,输出电压、输出电流的尖峰值较小,无明显波动,在推动现代有轨电车在各大城市的推广具有很好的应用价值。     

基于超级电容储能的SiC器件变流器性能分析

超级电容储能系统的促进功率响应能力优势是改善分布式发电电源的电能输出效率的有效方式,为此利用SiC器件设计SiC MOSFET典型等效开关模型,并将其应用到超级电容储能系统中,进一步提升系统单位能量的传输能力。基于超级电容器工作原理,建立超级电容储能系统数学模型,有效分析基于超级电容储能的SiC器件变流器性能。经仿真验证,超级电容器可准确响应功率由负到正的变化;随着传输功率的逐渐增大,基于超级电容储能的SiC器件变流器传输效率也呈现上升趋势,在功率接近储能系统变流器额定功率时,变流器效率逐步稳定,运行效率在98%左右;响应速度较快,输出电压波动以及输出功率的波动幅度较小,具备较强的输出抗干扰性;达到电压稳定输出的时间较短,且超调量较低。     

基于STATCOM的超级电容储能系统的风电并网

为了提高电网的电能质量,探讨了一种与永磁同步发电机(PMSG)相连接的电网控制和运行策略。该电机以直驱变速风电机组和静止同步补偿器(STATCOM)为基础,STATCOM的应用是通过风力涡轮机的不脱网运转能力来提高了系统性能,发电机侧变换器的控制策略是应用STATCOM控制器实现传输效率最大化。通过Matlab对其进行了仿真验证。仿真结果表明,带有STATCOM的超级电容器能量存储系统能够提高风能系统电网故障或扰动时的稳态和动态性能。     

有轨电车超级电容储能电源系统的寿命评估

根据自主研发的广州海珠线储能式有轨电车储能电源的性能参数和散热结构,模拟了储能电源的温度分布场,分析了在该温度场下超级电容的使用寿命。根据超级电容寿命理论预测公式,结合海珠线储能电源中超级电容模组容量和内阻的变化曲线,推导出了储能电源中超级电容使用的平均寿命,评估了海珠线储能电源的寿命。     

超级电容有轨电车供电系统研究

超级电容器因其功率密度大、充放电效率高、工作温度范围宽、使用寿命长等突出优点,广泛应用于城市轨道交通等诸多领域。介绍了超级电容有轨电车供电系统,建立了超级电容的数学模型,介绍了超级电容的串并联技术,推导了超级电容的充放电特性数学表达式,在此基础上设计了一种由超级电容模组串并联组成的超级电容供电系统,实验结果表明,该系统充、放电特性皆满足设计要求,对超级电容有轨电车供电具有应用推广价值。     

超级电容储能的光伏充电系统双模控制研究

弱光照条件下,光伏板的最大功率点跟踪(MPPT)控制往往难以满足储能装置的充电要求。为实现在强光至弱光光照条件下太阳能光伏板均能对储能装置有效充电,提出一种超级电容储能的光伏充电系统双模控制方法。采用同一套硬件电路,通过软件控制实现弱光照和普通光照2种充电模式,并能够根据光照变化自动切换充电模式。分析了2种模式下充电控制策略及自动切换方式,推导了超级电容容量的计算方法。最后,以超级电容作为储能元件的太阳能路灯为例,设计样机进行试验。试验结果证明了所提出的双模控制方法能实现太阳能光伏板在强光至弱光光照条件下对超级电容进行有效充电。     

储能有轨电车新型充电系统研究

储能有轨电车以其无需架设外部供电网,零尾气排放等优点受到普遍关注,其储能单元由充电速度快、充放电效率高的超级电容组成。普通DC/DC充电系统充电电流纹波大,对电网产生污染,影响充电系统性能。提出一种基于三相脉宽调制(PWM)整流器加两级级联型三相三重斩波电路构成的储能有轨电车新型充电系统。该充电系统在提高充电电压范围、扩充占空比的同时,减少了充电电流纹波,避免了对电网的污染。为验证该系统,搭建了1 500 kW样机,实验结果证明了该系统的可行性及控制的有效性。     

超级电容储能式有轨电车启动对供电系统的影响

超级电容储能式有轨电车在启动时会有不同的工况,大多数以充满电离站,但也有未充满离站的工况。对两种不同启动工况对其供电系统的影响进行研究分析,在PSCAD仿真系统中搭建了一个1.5 MW的储能式有轨电车供电系统以及超级电容的模型,模拟储能式有轨电车在两种工况下对其供电系统的影响,仿真结果与超级电容储能式有轨电车实际工程线路运行工况对供电系统的影响现象一致,为优化并完善有轨电车供电系统设计方案提供了理论参考依据。     

独立光伏系统中超级电容储能充电技术的研究

介绍了独立光伏系统中超级电容器的工作原理及其优缺点,给出了三支路、传输线、串联RC和改进的串联RC四种超级电容器等效电路模型。研究了各种超级电容器充电方式,分析了超级电容器的恒压、恒流和恒功率充电方式的效率。实验研究表明三种充电方式各具优点和缺点,恒功率充电可在保证充电效率的前提下,较好地控制充电时间,较适合对超级电容器充电。     

减缓配电网冲击的超级电容储能站充电技术

基于超级电容预储能的城市公交电车充电站可以有效减缓充电站对配电网的冲击。对充电站的超级电容组充电策略进行研究,提出了适用于不同容量和SOC(荷电状态)、特别是在不平衡电网条件下的充电策略。为实现对三相四线制PWM(脉冲宽度调制)整流装置在不平衡电网下输出电压二倍频的抑制及单位功率因数控制,研究了正负序电流解耦控制算法;为保证PWM整流装置输出电容电压均衡,研究了电容电压均衡控制策略;为实现不同负载下超级电容组充电电流的连续性,研究了三电平DC/DC变换器电流闭环控制策略,提出基于超级电容组SOC的充电策略。通过Simulink仿真,验证了超级电容组充电策略的正确性和有效性。     

储能式有轨电车停车场充电装置研究

针对传统两电平变流器电能质量差的问题,介绍了一种三电平的变流器拓扑,该拓扑可以在不提高开关频率的情况下有效提高并网电能质量,给出了经典三电平SVPWM算法。针对电能多级变换效率低的问题,提出DC/DC采用移相全桥电路。将三电平变流器拓扑和移相全桥电路应用于储能式有轨电车充电装置,结合PIR的控制策略,改善了电网电能质量,提高了整机效率。仿真及实验结果验证了该拓扑的有效性和可行性。     

基于超级电容储能系统的双向三重DC/DC变流器控制策略研究

双向DC/DC变流器为电力储能系统中重要组成部分,针对超级电容储能组串电压范围宽的特性,采用三重化双向DC/DC变流器。建立了状态空间平均法的双向DC/DC变流器的数学模型和超级电容成组等效模型,提出了三重化双向DC/DC变流器针对超级电容充放电工况下的双闭环控制策略,建立了基于超级电容的三重化双向DC/DC变流器仿真模型。仿真结果表明,相较于传统非隔离半桥型双向DC/DC变流器,三重化双向DC/DC变流器可以有效减小各相电感电流,降低开关元件的电流应力需求,提高了变流器的功率等级,所采用的控制策略能够有效控制超级电容充、放电,较好地满足系统动态和稳态指标,适用于在电力储能系统中的应用。     

现代有轨电车储能式充电装置的研究

为减小现代有轨电车短时大功率的充电方式对配电网产生的容量冲击,在充电装置中加入超级电容串并联组成的储能系统。电车到站前,由配电网以低功率向充电装置内储能系统充电,整流器网侧接入LCL滤波器以减小交流侧的谐波,并采用输出电压-网侧电感电流双闭环的控制策略;列车到站后,充电装置内储能系统向有轨电车充电,根据超级电容的充电特性,采用先恒流后恒压的控制策略。最后仿真验证了充电系统的可行性。     

储能式有轨电车的新型充电系统研究

储能式有轨电车以其无需架设外部供电网、零尾气排放等优点备受关注,其储能单元由充电速度快、效率高的超级电容组成,其快速储能技术在短时大功率应用中有较好的技术经济性,非常适用于有轨电车储能。提出了一种有轨电车新型充电系统,给出了主电路拓扑并分析其工作原理,研究了系统控制策略并设计软硬件电路,研制了样机。实验结果表明,该供电方式具有功率因数可控、谐波含量低、输出电压稳定性好、输出电流纹波小等优点,避免了对电网的污染,具有极高的推广应用价值。     

超级电容高效充电算法研究

随着超级电容器的广泛应用,对其充电控制方法的研究日益深入,取得了较多的研究成果,但是高效充电控制方法仍受到多方面的制约。通过理论推导得出超级电容器充电过程中的充入能量效率最大化的条件,提出了一种健康状态(state of health,SOH)计算方法,对超级电容器的电容和平衡电阻进行实时计算。在此基础上,提出了一种适用于超级电容器的高效充电算法,以最大限度地提高超级电容器在充电过程中的充入能量效率,并通过仿真对比证明了高效充电算法的有效性。     

基于超级电容储能的动态电压恢复器研究

针对微电网电压闪变问题,研究了基于超级电容器储能的新型动态电压恢复器(DVR)系统。通过引入超级电容器储能,有效的利用了超级电容器极高的充放电能力和电荷储存能力,使动态电压恢复器在补偿电压时能快速提供稳定的电压。此外,通过研究基于超级电容的动态电压恢复器的控制策略,采用前馈加反馈的双闭环控制,引入了电容电流反馈,提高了系统的动态响应速度和控制精度。由于直流电源放电功率的提高,动态电压恢复器适用于频繁出现电压跌落的微电网线路,并且对阻性负载和阻感性负载有较好的适应性。仿真结果验证了理论分析的有效性和正确性。