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。     

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。     

2 MW有轨电车充电装置研究

超级电容储能作为动力的有轨电车已成为一种新型绿色清洁能源的交通工具。介绍了2 MW有轨电车充电装置的系统结构,具有PWM整流器和BUCK变换器两级变换单元,两级变换单元均可以通过单元并联方式进行扩容,满足大功率应用场合,能够输出较宽范围的直流电压满足超级电容工作电压。MATLAB仿真和试验结果验证了充电装置能够快速、有效地给超级电容充电。有轨电车充电装置已成功应用于工程项目。     

基于超级电容有轨电车的储能变流器并网充电研究

储能有轨电车以其无须架设外部供电网、零尾气排放等优点受到广泛关注,其储能单元由充电速度快、充电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。针对传统有轨电车充电装置存在的诸多问题,提出了一种有轨电车新型供电系统,即通过储能变流器并网控制,采用超级电容储能供电方式。仿真及试验结果表明,该供电方式具有功率因数可控、谐波含量低以及输出电压稳定性好等优点,具有极高的推广应用价值。     

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。     

基于列车运行状态的城轨超级电容储能装置控制策略

研究应用于城轨交通的地面式超级电容储能装置的控制策略。首先建立结合列车、储能装置和制动电阻的牵引供电系统的数学模型,分析了列车再生制动时超级电容和制动电阻能量分配的影响因素,并由此提出了考虑列车运行状态的储能装置控制策略。该控制策略通过列车实时功率、位置数据,动态调整储能装置的充电电压指令,从而调整超级电容的充电功率,使储能装置工作在最优状态。为了验证所提出的控制策略的有效性,利用北京地铁八通线梨园站的兆瓦级超级电容储能装置开展了实际列车运营实验。现场实验表明,该控制策略可有效地提高超级电容的利用率,增大储能装置的节能量,降低地铁系统的运行能耗。     

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。     

基于MMC双向DC-DC变换器的超级电容储能系统控制策略分析与设计

研究一种基于多模块多电平双向DC-DC变换器的超级电容储能系统,该系统可有助于减小超级电容单体电压低与应用场合电压高间的矛盾。超级电容组间的均压控制是该系统稳定运行的关键之一。对超级电容组的均压控制和储能系统能量管理策略进行分析和设计。利用双向变换器的小信号模型分析超级电容储能系统电流控制与超级电容组间均压控制的关系,设计多模块多电平双向DC-DC变换器的双闭环控制策略,在稳定控制网侧电感电流的同时实现超级电容组间电压均衡的解耦控制。进一步,根据母线电压变化及超级电容荷电水平(state of charge,SOC)提出储能系统能量控制策略。系统仿真和实验验证了所提出的基于MMC双向变换器的超级电容储能系统控制策略的有效性。     

基于超级电容的永磁直驱风电机组低电压穿越控制研究

通过分析传统永磁直驱风电系统的低电压穿越能力的原理与存在问题,其中选用超级电容储能系统与合适的控制策略,采用综合的网侧变流器控制方法,从而建立了相应的永磁直驱风电系统的仿真模型。仿真结果表明,采用超级电容储能系统与合适的控制策略,可以改善永磁直驱风电机组的低电压穿越能力。     

锂电池/超级电容混合动力系统及控制策略

混合动力轻轨车(Hybrid Light Rail Vehicle,HLRV)以锂电池作为主动力源,超级电容作为辅助动力源,具有良好的技术性与经济性。提出锂电池与超级电容分别通过Buck/Boost双向变换器并联于直流母线侧的储能主电路结构,以实现功率的双向调节并提高超级电容器利用率。为了提高系统输出功率以及减小电流纹波,采用三相交错并联结构。针对锂电池响应速度慢的问题,提出了超级电容响应负载变化,锂电池响应超级电容低频分量的间接功率控制策略。仿真结果验证了该系统以及控制策略的正确性。     

基于超级电容储能系统的不对称故障下PMSG控制策略研究

为了提高直驱型永磁同步风力发电机的低电压穿越能力,通过对其在电网电压不对称故障下产生的2倍工频分量机理进行分析,提出了一种基于超级电容储能系统的新型改进控制策略.基于功率平衡的思想,直流侧采用超级电容储能系统,并改用功率外环电流内环的控制策略,以实现不对称故障时堆积在直流侧不平衡功率的平滑控制.同时,在网侧采用双二阶广...     

地铁车辆再生制动混合型储能回收装置研究*

针对地铁运行站间距短,车辆频繁启动、制动运行,导致再生制动时产生大量的能量,可通过超级电容加电阻混合型储能装置吸收贮存,提出基于混合型储能装置的再生制动能量回收控制策略,即地铁制动时超级电容充电回收再生制动能量,地铁启动时超级电容放电回馈储存的能量.分析了超级电容储能的充放电控制策略,并通过MATLAB/Simulink仿真验证了混合储能装置能有效抑制地铁牵引供电系统中的电压波动.     

电动汽车充电方案与控制策略

针对光伏和储能供电对电动汽车充电的协同问题,提出了一种光伏和超级电容储能的充电方案。该充电方案充分利用大功率储能设备超级电容以保证供电的持续性和可靠性。同时提出了一种基于超级电容储能的模糊双闭环PI控制策略,采用电压外环模糊PI控制及电流内环PI控制的方法,提高光伏母线输出电压的稳定性。利用MATLAB/Simulink仿真软件建立电动汽车充电和模糊PI控制器模型,仿真并验证了上述储能方案与控制策略的可行性和有效性。     

全线无触网储能式有轨电车的设计

基于能量型超级电容器技术,设计了全线无触网储能式有轨电车。根据有轨电车配置及线路运营工况,计算了车载超级电容储能装置所需要的能量和负载功率。通过超级电容器阵列的功率约束和能量约束,计算超级电容器单体的数量和串并联方式,以及主要部件参数,由此设计了用于有轨电车的超级电容储能装置。基于嘉兴有轨电车项目,对储能装置所用超级电容器在典型负载工况下的电压、电流、功率等参数进行仿真,验证计算结果的正确性,并确认计算方法满足现代有轨电车储能装置的设计要求。     

基于模糊规则的地面式储能系统自适应PID控制

城市轨道交通地面式储能系统采用电压环串电流环的结构,根据直流网电压来控制其充放电。此处对地面式超级电容储能系统DC/DC变换器电压外环控制动态响应速度和稳定性进行了优化研究,利用传递函数分析了牵引网电压、超级电容电压和电感电流变化对电压环电流环性能的影响,结果表明超级电容电压、牵引网电压共同影响充电电压环动态响应速度;其次考虑电压环引入滞环判断,分析由于滞环带来的非线性特性对充电电压环稳定性的影响,结果表明滞环在一定条件下会对充电电压环的稳定性造成影响;在所分析的问题基础上,提出了充电电压环模糊自适应比例积分微分(PID)控制策略,改善了充电电压环动态响应速度和稳定性。     

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。     

城市轨道交通超级电容储能系统的EMR建模与仿真

超级电容储能系统应用于城市轨道交通可有效地存储和再利用再生制动能量,稳定网压。给出了非隔离DC/DC变换器大功率超级电容储能装置模型,对储能装置的主要参数:超级电容器组、储能电感和滤波电容进行设计。在此基础上引入了能量宏观表达法(EMR)对列车牵引传动系统建模,并借助"反转原则"得到系统控制方法,在Matlab/Simulink平台上建立了车载超级电容储能系统的仿真平台,仿真结果验证了储能系统主要参数设计的合理性和控制策略的可行性。     

基于超级电容储能的DSTATCOM小信号模型及其控制

建立了基于超级电容储能的配电网静止同步补偿器(DSTATCOM/UCES)小信号模型,采用功率前馈解耦的方法,实现了超级电容储能系统侧和配电网静止同步补偿器侧的解耦控制。分别采用单闭环和双闭环的控制方法对DC/DC双向变换器和DSTATCOM控制器进行设计。通过Matlab仿真验证了基于DSTATCOM/UCES可以有效改善配电网中的电压暂降和骤升等电能质量问题,同时也对控制器模型的正确性进行了分析。     

超级电容充电系统中的滑模控制策略研究

超级电容器虽具有充放电速度快、功率密度高等特点,但超级电容充电系统存在非线性和输入电压扰动大的问题。为了增强储能系统的稳定性,通过Buck降压电路建立了滑模变结构控制策略,采用恒流和恒压浮充组合的方式对超级电容进行分段充电,在提高充电效率的同时,延长了储能设备的循环使用寿命。并与传统的双闭环PI控制方法进行对比分析,结果表明,滑模变结构控制策略使系统具有更快的启动响应,在外界输入电压的扰动下,具有更强的鲁棒性,能够使电感电流稳定地输出,且纹波较小,明显增强了超级电容储能系统的动态性能。     

分布式新能源发电中储能系统能量管理

本文对蓄电池和超级电容组成储能系统的能量管理进行研究,根据两种储能装置的特点和剩余容量以及分布式发电系统的状态,将储能系统的工作模式分类,并对每种工作模式采用不同的控制策略,发挥蓄电池和超级电容自身的优点,保证系统内部的功率平衡,减小风能、太阳能等新能源发电系统功率波动对外部电网的冲击,并实现孤岛运行。最后通过分布式新能源发电系统仿真和实验平台对控制策略进行了验证。