蓄电池-超级电容混合储能系统放电控制策略

提出了一种针对直流照明负载的超级电容-蓄电池混合储能系统放电控制策略。该方案利用简单的电力电子控制电路,合理控制超级电容与蓄电池放电顺序,利用超级电容功率密度高、瞬时放电电流大的优势应对突加负载带来的冲击性电流,减小对蓄电池的冲击,利用仿真软件对该放电控制策略进行了全过程仿真。仿真结果表明:该控制方法可以有效减少放电初期冲击电流对蓄电池的影响,延长蓄电池使用寿命。     

蓄电池与超级电容混合储能系统的控制策略

在分布式发电系统中,储能系统要同时具备高功率密度和高能量密度的特点,单种储能元件往往难以达到这个要求,蓄电池与超级电容在性能上具有很强的互补性。本文将蓄电池与超级电容分别通过双向半桥变换器连接到直流母线上构成混合储能系统,蓄电池稳定直流母线电压以维持母线上能量供需平衡,超级电容迅速提供负载波动功率高频分量,抑制负载突变对直流母线造成的冲击。分析了负载功率高频分量的检测方法,建立了双向半桥变换器的数学模型和四种模式下的控制策略。利用DSP实现储能系统的综合控制,通过仿真和实验验证了系统控制策略的有效性。     

独立光伏系统的超级电容和蓄电池混合储能系统研究

对于独立光伏发电系统,通常需要储能系统来保证供电的稳定性和持续性。为了吸收光伏电池发出的脉动功率,从而抑制直流母线的电压波动,并满足向负载提供短时大功率的需求。提出了采用超级电容器和蓄电池混合储能方案,并进行了充放电仿真分析,验证了超级电容的蓄电池充放电特点,提出了充放电控制策略。     

含超级电容混合储能系统直流微电网功率分配策略

针对直流微电网中微电源功率输出不稳定以及负荷波动导致直流母线电压偏移问题,提出一种含超级电容和蓄电池的混合储能系统充放电控制策略。该控制策略将储能系统分为5种工作模式,控制系统根据直流母线电压值选择混合储能系统的工作模式,实现蓄电池与超级电容在充电、放电及空闲模式间自由切换,从而维持直流母线电压稳定。通过Matlab/Simulink软件搭建系统模型,仿真结果表明,采用该控制策略可使直流母线电压保持在电压偏移允许范围内。     

锂电池与超级电容混合储能系统拓扑结构优化

以锂离子电池为储能核心的新能源汽车在行驶过程中,会频繁面临大功率负载的冲击,导致锂离子电池容量衰减加快。提出了超级电容结合锂离子电池构建混合储能系统,通过研究混合储能系统的拓扑结构,优化得到一种计及成本及效率兼优的半主动式拓扑构型。建立锂离子电池和超级电容混合储能系统实验台架,对优化前后的拓扑结构进行实验测试。结果表明,超级电容满足瞬时动态负载需求,锂离子电池的充放电电流限制在标准充放电电流0.3CA(即30 A)以内,能耗和锂电池损耗成本分别下降0.63%和6.09%。     

压缩空气超级电容混合储能系统中储电装置容量优化设计

文章介绍了一种新型的混合储能系统实现电能的存储与转化。该混合储能系统以微型压缩气体储能系统实现电能量存储,配合超级电容系统实现功率等级要求。压缩气体超级电容混合储能系统结合两种储能方式在高能量密度和高功率密度上的优势,既满足系统充放电的响应速度,也满足电能量较高效率转换的要求。超级电容系统作为电能量的缓冲调节系统,它的优化设计很大程度决定整个混合储能系统的效率与成本。对超级电容系统的优化设计进行了不同方面的考虑,得出了超容系统在混合储能系统中优化设计的方案,并进行了仿真试验,验证了该方案的可行性。     

风光互补路灯系统混合储能控制研究

提出了一种用超级电容器和蓄电池为储能单元的风光互补路灯系统.利用超级电容器比功率高、寿命长、体积小、质量轻的优点,构成了以超级电容器为主、蓄电池为辅的混合储能系统,为风光互补路灯系统提供充足、稳定、可靠的能量保证.该储能系统的引入保证了风能大范围变化时路灯系统的储能问题,在电能大幅度变化时,超级电容起到储能的缓冲作用,利用超级电容器的储能能力和并联控制器的变流控制作用,可以减少蓄电池的充放电小循环次数,减小放电深度,延长蓄电池使用寿命.通过仿真验证了理论分析的正确性.     

超级电容储能系统鲁棒分数阶PID控制设计

针对超级电容储能系统(supercapacitor energy storage system,SCES)设计了一款鲁棒分数阶PID(robust fractional-order PID control,RFOPID)控制.首先,利用高增益扰动观测器(high-gain perturbation observer,H...     

超级电容储能的并联电能质量调节器

提出了一种应用超级电容作为储能元件、综合改善电能质量的并联型电能质量调节装置。装置在系统正常运行条件下可以滤除负荷产生的谐波、补偿无功功率，而且利用超级电容极高的功率密度，补偿负荷的快速波动功率，使电源侧只需向负荷提供单位功率因数、预先设定的恒定有功功率。当系统发生短时供电中断时，装置的电源侧配置的固态高速开关动作，使其和负荷脱离系统，装置发挥UPS的作用，向负荷短时提供全部功率。仿真研究表明，并联电能质量调节器在有效改善负荷品质，提高电能质量的同时，增强了负荷的供电可靠性。     

超级电容储能系统的无源分数阶滑模控制设计

设计了一款针对超级电容储能(SupercapacitorEnergyStorage,SCES)系统的无源分数阶滑模控制(Passive Fractional-Order Sliding-Mode Control,PFOSMC)。首先,基于SCES系统固有的物理特性,构建储能函数并对其进行分析。随后,保留系统阻尼有益项以改进其动态响应,同时完全补偿系统阻尼无益项以实现全局一致的控制性能。最后,设计分数阶滑模控制(Fractional-Order Sliding-Mode Control, FOSMC)作为附加控制输入,旨在重塑系统能量使闭环系统严格无源,并引入分数阶比例-微分(PDa)滑动平面以增强系统鲁棒性。仿真结果表明,PFOSMC的控制性能与PID控制、基于互联与阻尼配置的无源控制(Interconnection and Damping Assignment Passivity-Based Control, IDA-PBC)和FOSMC相比,其均可在各种工况下实现最好的动态响应和最高的鲁棒性。     

混合储能系统中超级电容的作用及容量设计方法

针对超级电容和锂离子电池经Buck-Boost双向DC/DC变换器升压后并联的混合储能系统（hybrid energy storage system,HESS）,详细分析了储能系统电流响应特性的影响因素。根据超级电容功率特性好和锂离子电池容量较大的特点,分析这2种储能介质在储能系统中的作用,并在此基础上提出了一种电池不直接响应功率指令,而是根据超级电容荷电状态进行充放电的功率分配方法。最后介绍了在该功率分配方法下超级电容的容量设计依据,并结合直驱型波浪发电输出功率的波动特性给出了算例。     

基于超级电容混合储能系统的设计与分析

锂电池在实际应用中面临着频繁充放电、容量衰减等问题,而超级电容具有功率密度高、充放电速度快等优点,将超级电容和锂电池结合起来构成的混合储能系统对资源的合理利用有着重要的意义.提出了一种Buck-Boost变换器和Boost功率变换器相结合的混合储能并联控制系统,采用自适应变异粒子群(AMPSO)与BP神经网络相结合的算...     

蓄电池-超级电容混合储能系统控制方法研究

电池-超级电容半主动混合储能系统广泛应用于短时大脉动功率的场合。通过对电力电子设备的控制,可以对瞬时功率进行合理地分配,最终达到延长电池和超级电容使用寿命及提高系统输出性能的目标。低通滤波和移动平均是两种重要的功率分配方法,而更适用于脉动负载的方法至今还没有文献给出。选用电池直接并联流母线,超级电容通过双向直流-直流变换器接直流母线的半主动混合储能系统,分析和建立了基于移动平均和低通滤波控制的两种SAHS模型。在脉动负载下,比较了低通滤波和移动平均这两种控制算法。此外,还设计了超级电容的过压和欠压保护控制。研究表明,两种控制方法在脉动负载下都能很好地减小电池的电流波动,但是移动平均控制下的电池电流更平滑。同时,超级电容的保护控制也保证超级电容工作在正常的电压范围内。     

超级电容储能系统的滑模变结构控制算法研究

针对超级电容储能系统的非线性和输入输出扰动大等问题,基于直流变换器固有的开关特性,分别提出了系统在充、放电状态下的滑模变结构控制方法。在Boost模式下利用非线性系统的微分几何理论,建立反馈精确线性化模型并设计滑模变结构控制器;在Buck模式下以系统控制目标为基础提出分段滑模控制算法。研究结果表明,相比传统PID控制,滑模变结构控制具有更好的动态响应及鲁棒性,在输入端电压或负载大幅度波动的情况下,输出仍能保持恒定和较低的纹波系数,提高了超级电容储能系统的抗干扰能力。     

“锂离子电池—超级电容”混合储能系统的建模与状态估计

在混合储能系统中，状态估计是进行各储能元件间功率分配和控制策略调整的基础。为减小状态估计误差对后续能量管理的影响，以“锂离子电池-超级电容”混合储能系统为研究对象，进行建模仿真和精确状态估计。首先在辨识基本元件参数后，基于电路的物理结构，在MATLAB/Simulink环境中搭建了混合储能系统仿真模型，用于快速准确的模拟实物实验。然后综合复杂度和估计精度考虑，重新选择以整体形式的理念建立了电池组和超级电容组模型，用于配合“EKF-两点法”进行荷电状态与健康状态的联合估计。最后，经实验验证表明，状态估计误差都在5%以内，即建立的仿真模型能够准确反映元件运行特性且联合状态估计算法精度较高。     

基于精确线性化理论的超级电容储能系统的非线性控制算法

针对超级电容及DC-DC电路的非线性特性,设计了超级电容储能系统的非线性控制算法。通过分析电路的工作状态,建立了电路仿射非线性系统标准型,利用状态反馈精确线性化理论推导出电路状态量与占空比函数间的关系,进而设计相应控制算法,并证明了系统的内动态稳定性,实现了超级电容恒流充电与恒压放电的控制目标。在Matlab/Simulink仿真平台中搭建仿真模型,对所提控制算法进行验证,并在实验室中搭建实验电路,比较了非线性控制算法与PI算法的控制效果。结果表明,在超级电容储能系统中采用非线性控制算法相比于传统PI算法能明显提高系统的动态性能,保证系统稳定运行。     

蓄电池-超级电容混合储能系统惯性控制策略

为抑制直流微电网母线电压波动,保障直流微电网稳定安全运行,提出一种混合储能系统惯性控制策略, 实现控制混合储能系统产生虚拟惯性来更好地维持直流母线电压稳定.该控制策略采用下垂控制和虚拟直流发电机控 制共同构成混合储能惯性控制策略,使得 DC/DC变换器不仅保有下垂特性还具有惯性特性.在 MATLAB/Simulink 平台上进行仿真试验,仿真试验结果表明通过下垂＋虚拟直流发电机的惯性控制方法,实现了直流微电网中各模块按 下垂系数进行功率分配的同时,混合储能系统能更好地响应直流母线上的功率波动,大幅度减小母线电压波动,并平 滑蓄电池的功率输出,延长蓄电池的使用寿命。     

基于超级电容储能的风电场功率调节系统建模与控制

随着风电装机容量的不断提高,风电输出功率的波动性给电网带来的不利影响越来越得到重视。文中介绍一种基于超级电容储能的风电场功率调节系统,利用超级电容器组作为储能元件,平抑风电场有功、无功功率波动,维持风电场输出端电压,降低风电场对电网电能质量的影响。基于功率调节系统的结构特点和工作原理,提出了一种网级控制、超级电容能量管理和变流器控制相结合的控制策略,并建立了变流器的动态小信号模型,进行了环路控制器设计。利用仿真软件PSCAD/EMTDC对系统的控制策略进行了仿真分析,仿真结果验证了该装置具有良好的运行性能。     

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。