基于积分变换的锂电池系统建模

Gassing锂电池模型考虑了电化学反应的析气和温度影响,描述了锂电池系统的非线性时变特性,使模型的适用范围拓广至SOC＞85％的临界情况.通过积分变换,用能量状态W0代替原状态变量开路电压U0,将表征锂电池重要特性的SOC-OCV曲线转换成SoC-W0曲线,同时进一步考虑了倍率充放电效应,提出了改进型Gassing模型.仿真结果表明,改进型Gassing模型不仅能适用于SOC-OCV曲线中间区域平坦的磷酸铁锂电池,还进一步提高了模型的仿真精度及SOC计算的合理性和有效性.     

锂电池动态系统Thevenin模型研究

建立高精度的电池模型对于电动汽车动力锂电池的应用研究有重大意义。锂电池在使用过程中,其系统参数会跟随外界环境及荷电状态变化而改变,选用固定参数的电池模型会导致模型精度差。提出一种动态系统Thevenin模型。结合影响锂电池特性的荷电状态和环境温度因素,将经典Thevenin模型中的欧姆内阻、极化内阻、极化电容等固定参数,在动态系统Thevenin模型中描述为随荷电状态与温度动态变化的变量。最后选取单体锂电池为实验对象,采用HPPC实验辨识模型参数,对经典模型与动态系统模型分别进行仿真分析,结果表明,动态系统Thevenin模型能更准确描述锂电池性能。     

基于Lyapunov直接法的虚拟同步发电机并网暂态稳定性分析

VSG(虚拟同步发电机)由于电流限幅、阻尼大等特性,接入电网后对系统稳定性会产生影响。搭建了一种较为准确的VSG模型,在计及VSG特性的情况下,采用Lyapunov直接法对接有VSG的单机无穷大系统进行暂态稳定性分析,并用时域仿真的结果来验证其准确性。结果表明:VSG接在四机两区域系统的受端相比送端,临界能量更小,系统更容易失稳;将VSG接在送端时,增加VSG的占比,临界能量呈减小的趋势,系统失稳的可能性增大。     

锅炉汽包水位的系统动力学建模

为探究电站锅炉汽包水位的动态特性,使其在机组运行过程中能够保持在正常范围内,基于质量和能量守恒定律,应用系统动力学原理,以因果回路图和存量流量图为载体,从系统的运行机理出发,建立了汽包水位的系统动力学模型。并以河北清苑热电厂亚临界300MW机组锅炉为对象,在Vensim PLE环境下将所建模型与经典模型进行仿真对比分析。结果表明:汽包水位系统动力学模型与经典汽包水位模型仿真结果相近,且准确性较高;汽包水位系统动力学模型能够很好地表征系统内部的质量与能量的关系,具有适当的复杂度和层次清晰的结构。     

基于Bond Graph的电机驱动转子系统振动特性研究

电机驱动的转子系统是工业领域中很常见的机电耦合系统,其动力学行为及振动特性是影响机电系统安全运行的重要因素。Bond Graph作为一种基于功率流的建模方法,对复杂的耦合系统动力学建模具有独特的优势。基于Bond Graph建立了电机驱动转子系统的动力学分析模型,以该模型为基础仿真分析了机电耦合系统的动力学特性。并结合转子试验台,研究了电机工况变化及不对中故障情况下,转子系统的振动特性变化规律。仿真结果与试验台实验结果相吻合,验证了该Bond Graph模型的准确性和有效性。     

锂电池并联在110kV变电站直流系统中的应用

针对在110kV变电站直流系统中锂电池串联结构作为后备电源对一致性要求高的情况,探讨了锂电池并联结构,提出了使用Boost升压变换器以及利用电池剩余电量动态调节占空比的方案。同时,结合110kV变电站直流系统负荷情况,依照相关规程以及锂电池实际放电特性对锂电池容量进行计算和选择;在此基础上采用MATLAB/Simulink仿真软件对整个并联结构所建立的备用电源使用状况进行了实时模拟检测。仿真结果表明:计算所得锂电池输出电压参数符合设计要求;在锂电池出现剩余容量不足等情况下该方案可实现不断电替换。     

基于SIMULINK的退役动力锂电池建模与仿真

车用动力锂电池退役时的剩余容量高达80%,具有较高的梯次利用价值。为了获得退役动力锂电池在梯次利用过程中的不同工况下电池的响应特性,本文提出了一种考虑电池老化特性的电池模型,并利用Matlab/Simulink仿真软件构建了一款动力锂电池的仿真模型,通过对仿真结果和厂家实验数据对比分析,验证了所提退役动力锂电池模型的正确性和可行性,为后续退役动力锂电池的均衡控制等研究奠定基础。     

基于PNGV电路模型的航空钴酸锂电池内阻研究

对航空钴酸锂离子电池进行PNGV建模。通过模型的建立,可依据测试出的外部变量值来估算电池的内部状态变量。实验使用HPPC(hybrid pulse power characterization)法来获取锂电池在脉冲加载和过渡过程中的各项参数。最后通过Matlab/Simulink对电池的PNGV等效模型进行仿真分析。研究表明:所选取的PNGV模型精度高,能真实地模拟电池充放电特性;在固定温度和已知SOC的情况下,模型参数能得到较准确的估计。本实验结论可为锂电池的内部状态变量估算提供理论依据。     

基于二阶斯特林插值滤波器的电池SOC估计

锂离子电池荷电状态(SOC)精确估计是延长电池寿命和安全使用的关键。为了准确估计电池的荷电状态,本文采用混合二阶RC模型和二阶斯特林插值滤波算法对锂电池的SOC值进行估计。首先对混合二阶模型的锂电池动态特性跟踪性能进行了研究,随后给出了一种基于二阶斯特林插值滤波器的锂电池SOC估计算法,并在安时积分法中加入不可用容量作为新的标准值。最后用实验数据与仿真结果进行了对比。仿真和实验的结果表明,该模型能很好地体现锂电池的动态特性,且二阶斯特林插值滤波算法有着比扩展卡尔曼滤波算法更好的估计精度,而且比起EKF能更准确的跟踪锂电池的非线性程度。     

计及动态非均匀热特性的储能软包锂电池充放电热路模型

当前锂离子电池热行为解析模型与仿真模型在储能应用中面临效率或精度挑战。提出一种计及动态非均匀热特性的软包锂电池热分析方法,为储能系统提供电池状态在线评估工具。首先,构建热路模型和解析偏微分方程组,以捕捉充放电过程中电池动态非均匀热特性。其次,建立迭代机制确定求解参数,发展一种兼顾精度和效率的求解算法。将热解析模型和算法应用于商用储能锂电池温度评估。多种充放电工况下的实验结果表明,所提方法具有毫秒级计算成本和小于3%的温度误差,参数标定、迭代机制增强了该方法的工程适用性。该方法对储能电池管理系统展现出良好的应用潜力。     

基于Gassing模型的锂电池SOC估计与参数辨识

具有非线性、时变性的Gassing锂电池模型具有以下两大特点[1]:模型考虑了析气现象,使其适用范围拓广到SOC＞85％的临界情况;模型考虑了温度的动态变化对系统状态变量的影响.针对该模型,基于相关的试验数据,采用双Kalman滤波算法(DKF),同时实现了对模型参数的辨识和对SOC的在线估计.台架试验和实车验证表明,...     

电动汽车蓄电池的键合图法建模与仿真

按照键合图的规则,分别建立了蓄电池等效电路的键合图模型和冷却系统的键合图模型,然后将电系统和热系统耦合在一起,实现了蓄电池系统的键合图模型。最后建立了蓄电池的数学模型和仿真模型,并实现了动态仿真。     

基于不同等值机的暂态稳定分析与控制(英文)

定义了单一等值机的能量型稳定裕度。在不平衡稳定点将机组动态地分为受扰严重和受扰不严重的机组,研究比较了单机无穷大母线(one machine infinite bus,OMIB)等值机和2个等值机组的暂态稳定裕度、紧急控制算法和预防控制算法。发现单等值机组的稳定裕度、紧急控制和预防控制需要调节的机械功率和OMIB等值机完全相等。更好地理解了基于不同等值机暂态稳定的一致性以及等值机组机械功率的调节对暂态稳定的影响。通过具体的算例验证了该理论的正确性,为OMIB等值的暂态稳定分析和控制,特别是预防控制提供了理论基础。     

智能电网中储能蓄电池组建模与仿真

大容量储能技术是未来智能电网发展的关键技术之一。目前它正被越来越多地应用到大规模电力系统的储能系统中。为了设计结构最优,寿命最长的蓄电池储能系统,设计者需要建立蓄电池精确的数学模型,仿真蓄电池的动态特性,帮助建立它的最优结构和模型。运用PSIM软件搭建了一个锂离子蓄电池模型,并在动态条件下仿真了蓄电池的特性。在建立模型的基础上,并根据实际的蓄电池工作数据,重点考虑了蓄电池的工作温度及其充放电速率。     

电池储能电站在风力发电中的应用研究

对利用电池储能电站平滑风电场的输出,减小风电输出功率的波动对电网的影响进行了仿真研究。以基于铅酸蓄电池的电池储能电站为研究对象,建立了基于铅酸蓄电池三阶动态等效电路模型的电池储能电站动态数学模型;设计了一种考虑铅酸蓄电池荷电状态的一阶滤波有功控制策略;应用Matlab软件中的Simulink环境,以建立的数学模型为基础搭建了仿真平台。以随机风为例,对采用电池储能电站平滑并网风电场有功功率输出进行了仿真研究。仿真结果表明电池储能电站在动态平滑风电场有功功率输出的同时,还得到了有效保护。     

基于BP神经网络的PEMFC稳定性及动态性预测

研究了PBI/H_3PO_4体系高温质子交换膜燃料电池(PEMFC),将其在不同压力、温度、阴极气体和负载下的稳态电位响应数据及该体系对压力变化、温度变化的动态电位响应数据作为训练数据,建立以Matlab/Simulink和BP神经网络为基础的高温下PEMFC的稳定性能和动态性能的预测系统。通过所建立的神经网络模型对电池的稳态电位输出和动态电位响应进行模拟,结果表明,所建立的模型可以对电池的稳态及动态行为进行准确模拟,这为PBI/H_3PO_4体系高温PEMFC的控制及性能预测提供了一定的参考。     

燃料电池汽车中电池建模及其参数估计

目前燃料电池汽车大多采用了燃料电池和蓄电池混合的动力系统方案。研究了燃料电池汽车“超越一号”中锂离子动力电池,在恒流放电和脉冲放电实验的基础上,分析了它的静态和动态特性,并选用了PNGV计划中动力蓄电池的线性模型,在此基础上,根据该模型慢时变的特点,提出了采用最小二乘法在线辨识锂离子动力电池参数的方法,并进行了理论分析和仿真研究。结果表明PNGV模型适用于锂离子动力电池,而且只要将电压测量和电流测量的精度控制在一定范围内,采用上述方法进行参数估计是将是有效的。     

风电配套电池储能电站的仿真研究

对利用电池储能电站平滑风电场的输出,减小风电输出功率的波动对电网的影响进行了仿真研究。以基于铅酸蓄电池的电池储能电站为研究对象,建立了基于铅酸蓄电池三阶动态等效电路模型的电池储能电站动态数学模型;设计了一种考虑铅酸蓄电池荷电状态的一阶滤波有功控制策略;应用Matlab软件中的Simulink环境,以建立的数学模型为基础搭建了仿真平台。以随机风为例,对采用电池储能电站平滑并网风电场有功功率输出进行了仿真研究。仿真结果表明电池储能电站在动态平滑风电场有功功率输出的同时,还得到了有效保护。     

用于分布式电压调控的AC-AC型主动电力弹簧

电力弹簧(electric spring,ES)作为一种电能质量优化装置,对关键负载与非关键负载进行区分使得电力弹簧在对关键负载进行保护时,非关键负载无法运行在其额定电压下,而且其调压能力受到线路参数的限制。针对传统ES在实际电网中工作时的被动性,文中提出一种基于双极性直接式AC-AC变换器的主动电力弹簧(AC-AC based active electric spring,AC-AES)实现分布式调压。AC-AES不再对关键负载与非关键负载进行区分,对用户负载进行统一控制,从而使其调压变得主动。最后,通过仿真和实验分别验证所提装置通过调节电压调控负载功率的可行性,以及在波动电网中稳定负载电压的能力。     

基于模糊综合评价模型的直流电源监测与评价平台

蓄电池组状态的实时监测与评价是变电站直流电源系统在线监测的关键技术。建立了蓄电池落后单体的动态和静态评价指标体系,提出了一种利用模糊综合评价模型对蓄电池落后单体评价的算法。开发了变电站直流电源状态监测与评价系统平台,阐述了系统软件的功能组成和设计框架,介绍了基于数据采集层、数据透明转发层和监控中心管理层的数据架构。实现了模糊综合评价模型算法在软件中的嵌入式应用,对掌握蓄电池组的实时健康状况具有重要作用。