风电场混合储能的小波包-SOC分区功率控制

大规模可再生能源并网引起的一系列问题使得储能技术成为未来能源转型的重要依托与突破方向。为减小系统调节压力,采用蓄电池和超级电容组成混合储能以补偿风功率预测误差。利用小波包分解可获取信号更多细节信息的优势,根据混合储能的性能特点和响应速度,确定分解层次并实现混合储能充放电功率的初始分配。考虑实际应用中容量约束,提出荷电状态(SOC)分区功率控制策略对储能的功率指令进行修正,实现充放电功率的优化分配,提高补偿效果。应用结果表明,所提策略能够充分利用混合储能互补的性能优势有效补偿风功率预测误差,同时保证储能的长期稳定运行。     

基于风力发电的微电网电源配置研究

针对微电网电源配置过程中的经济性与供电可靠性问题,对分布式电源的配置进行了研究。以微电网的年均费用值为目标函数,以风机数量、储能元件数量为优化变量,以微电网的可靠性为约束条件,通过遍历算法求最优解,得到了微电网的电源配置方案。采用蓄电池、超级电容混合储能方案,以发挥蓄电池能量密度高、超级电容功率密度高的优势,从而减少了配置成本;采用改进的邻域均值滤波法在超级电容和蓄电池之间进行了功率分配,该控制策略能够减少超级电容充放电循环过程中的能量累积,从而提高了微电网的可靠性。最后基于Matlab平台编程实现容量配置算法,对算例进行了配置。研究结果表明,该算法可以在保证可靠性的前提下,得出了较为经济的配置方案,为小型微电网电源配置提供了新的思路。     

电动汽车混合储能系统的事件触发无差拍控制

混合储能系统具有高功率密度和高能量密度的性能优势,已经被广泛应用于电动汽车.以电动汽车的电池-超级电容混合储能系统为研究对象,针对传统控制方法中快速动态响应和计算负荷的矛盾,提出一种基于事件触发无差拍控制的方法.该控制方法继承了无差拍控制方法响应速度快、过冲量小的优点,可以在一个控制周期内计算获得最优控制信号,从而充分利用混合储能系统应对复杂工况,以达到稳定母线电压的目的 ;同时,通过引入事件触发控制策略,根据系统状态消除冗余计算,可以在保持控制性能的前提下有效降低计算负荷.基于Matlab/Simulink构建了电池-超级电容混合储能的数字仿真系统,仿真试验结果表明所提出的事件触发无差拍控制具有良好的控制效果:①可以将直流母线电压纹波稳定控制在参考值1.4％,接近传统无差拍控制的1.1％,性能上满足要求;②计算执行平均次数是传统方法的61.2％,计算负荷减小了39.8％;③引入事件触发控制机制,可以有效消除冗余的开关动作,提高混合储能系统的整体效率.最后,围绕中国电动汽车的行驶工况,基于OPAL-RT的硬件在环试验,进一步验证事件触发无差拍控制方法在电池-超级电容混合储能系统的有效性,研究结果为电动汽车混合储能系统的控制提供了一种参考.     

基于超级电容和蓄电池的光伏系统储能研究

超级电容器功率密度大,循环寿命长,适合与能量密度大的蓄电池混合使用,共同组成独立光伏发电系统中的储能部分。针对独立光伏发电系统的特点,分析了两者的特性,提出了1种超级电容与蓄电池混合储能的充电控制方案。实验结果表明,超级电容和蓄电池混合储能可有效实现系统的能量管理,确保光伏板和混合储能系统的协调工作。     

工程机械混合动力储能装置分析

储能装置对工程机械混合动力系统的安全运行和效率的提高均具有重要的影响。基于此,本研究在概述工程机械混合动力储能装置相关理论的基础上,重点介绍了液压蓄能器、超级电容、飞轮电池以及电化学电池混合动力储能装置,并比较了这四种储能装置的优缺点,以希望为混合动力储能装置在工程机械中的具体应用提供借鉴和指导。     

基于内置式永磁电机驱动的电动汽车混合储能系统设计研究

针对电动汽车续航能力差、能源利用率低的问题,采用内置式永磁电机(IPM)驱动电动汽车,构造了电动机数学模型,提出了一种直接生成所需直流母线电压的矢量控制方案,用于最大转矩电流比(MTPA)条件下运行电动机。同时提出采用蓄电池、超级电容器(UC)和单个双向DC/DC转换器组成混合储能系统(HESS),构造混合储能系统的集成控制方法,允许电动机在MTPA区域工作更长的时间。通过开展不同工况下实验研究,结果表明:通过单个双向DC/DC转换器的组成混合储能系统(HESS)可实现车辆功率控制,降低了转换器损耗,充分利用了存储设备中存储的能量。基于内置式永磁电动机驱动的电动汽车混合储能系统在不同工况下均能实现车辆的有效控制,提高能源利用率。     

地铁混合储能系统及其功率动态分配控制方法

针对城市地铁制动能量瞬时大功率、短时大能量等引起的牵引网电压安全问题,提出采用超级电容-锂电池组成双DC/DC架构的混合储能系统进行制动能量吸收。通过引入制动电阻辅助分流,研究采用电压分级的方法实现混合储能系统中超级电容、锂电池以及制动电阻的启停控制;同时根据一阶低通滤波法以及基于超级电容荷电状态的动态滤波常数调整方法,优化超级电容组和锂电池组的输出功率,并在MATLAB中搭建了仿真模型。仿真结果表明该控制方法可以有效抑制牵引网电压的波动,同时提高了混合储能系统整体性能和性价比。     

超级电容器储能系统充电模式控制设计

针对电网供电系统存在用电负荷和电能供应不平衡问题,设计了超级电容器储能系统。对设计的超级电容器储能系统两种工作模式(充电储能模式和放电释能模式)进行了介绍,对超级电容器储能系统充电储能运行模式时的双向DC/DC变流器工作方式进行了分析,同时设计了闭环控制参数,从而实现了对超级电容器储能系统充电储能过程的控制。实验结果表明,通过对双向DC/DC变流器在超级电容器充电工作模式时的闭环控制,有效地实现了对超级电容充电储能过程的控制。     

AGV用超级电容与蓄电池混合储能的设计

针对自动导引运输车（AGV）的工作特点和在使用蓄电池中存在的大功率放电问题,提出了超级电容与蓄电池的混合储能系统,并对混合储能系统进行了参数匹配和设计。对混合储能的电气系统进行了仿真研究,结果显示,采用超级电容和蓄电池的并联混合可以将蓄电池的最大放电电流减小100A以上,使蓄电池的放电电流控制在额定电流以内,延长了蓄电池的使用寿命,改善了对大功率脉动负载适应能力,从而使AGV的动力性能也得到提高。     

混合动力挖掘机电回转系统储能容量的优化配置

为了解决混合动力挖掘机电回转系统中超级电容储能容量配置较大、价格昂贵的问题,提高整个驱动系统的性价比,提出了一种将超级电容应用于混合动力挖掘机电回转系统的功率匹配策略,并在此基础上将超级电容储能系统的性价比作为储能容量的优化目标。运用遗传算法对建立的系统数学模型进行容量优化配置。最后通过搭建系统的MATLAB模型进行了仿真验证,并对优化前后参数进行了对比。结果表明,该优化模型提高了混合动力挖掘机回转驱动系统的性价比,对于混合动力挖掘机电回转系统中超级电容容量的配置有一定的参考作用。     

规则控制与行驶工况相结合的现代有轨电车能量管理策略

规则控制具有鲁棒性强、灵活性高等显著优势,逐渐成为优化储能式现代有轨电车能量管理性能的经典方法,但也同时面临过于依赖专家经验与工况适应性差的问题。为此针对有轨电车用锂电池/超级电容混合储能系统,在传统模糊逻辑控制的输入中同时引入道路坡度和运行速度,提出一种动态功率分配新方法。依据行驶工况制定隶属度函数与论域,调整超级电容高功率密度响应时刻,优化列车动力性能;采用粒子群算法对模糊控制规则权重寻优,在保证列车功率需求的同时降低锂电池峰值电流,延长储能系统使用寿命;并将所提策略应用到北京现代有轨电车西郊线路数据的算例对比验证中。结果表明,融合行驶工况信息的模糊控制相较于传统模糊控制实现了在功率分配、锂电池和超级电容荷电状态偏移范围、锂电池运行应力及储能系统整体效率方面的多重最优,且再生制动能量回收率有显著改善;通过粒子群算法对规则权重寻优相较于传统固定权重方案使锂电池峰值电流降低31.02%,列车续驶里程提升了22.45%,且算法在迭代7次以内能够找到全局最优解,运算速度快,易于实现。     

基于锂电与超级电容的车用混合储能系统研究

超级电容的高功率密度使它们可以成为电动汽车或混合动力汽车的负载平衡装置,此外,其快速充电的特性非常适合应用于功率再生制动。针对纯电动汽车和混合动力汽车储能系统的特点,将超级电容与蓄电池混合使用,制定相应的控制策略。通过仿真验证混合储能系统可以有效地实现能量管理,进而提高新能源汽车的续航里程。     

卷扬机能量回收系统设计与仿真

起重机作为工程机械的典型,其最主要动力组成是卷扬机系统,因此设计了一个以超级电容为储能单元的混合动力控制系统.借助Matlab/Simulink仿真软件对所设计的混合动力控制系统进行仿真,并模拟起重机下放重量时产生的再生制动能量的回收过程.结果表明:以超级电容为储能单元的混合动力驱动单元适用于以卷扬机为动力系统的起重工程机械;超级电容能够回收一定的能量,起到节能作用.     

基于混合储能的罐笼自发电与回收系统研究

由于工作条件的限制,矿井罐笼在井下工作过程中的信息交互以及能量传输问题是研究人员亟待解决的问题之一。提出一种基于超级电容与蓄电池混合储能的罐笼自发电与回收系统设计方案,使得罐笼内部电能可以通过混合储能系统循环流动,避免了罐笼内部电能远距离输送带来的危险。最后在MATLAB仿真环境中验证了所提控制策略和方案的可行性。     

基于电压倍增器的混合储能系统电压均衡方法

传统主动均衡拓扑往往需要大量的开关管、电感、变压器或双向开关等元件实现能量传递,对于电动汽车而言,无疑会增加系统的体积和成本。鉴于此,本文提出了一种基于电压倍增器的电压均衡拓扑,用于锂离子电池和超级电容组成的混合储能系统。电池均衡拓扑和超级电容均衡充电器通过复用半桥逆变电路集成到仅含2个开关管、3个电感以及若干电容和二极管的电路中,可有效降低混合储能系统的体积和成本。电池均衡拓扑具有自模块化特性,电压均衡速度更快,超级电容充电器具有恒流充电特性。本文详细描述了该拓扑的工作模态和波形,并利用PSIM仿真验证了其均衡特性。最后,设计了由4个电池和4个超级电容所组成的混合阵列进行实验验证。实验结果表明,均衡后单体间电压极差降至10 mV以下,证明了所提方法的有效性。     

并联式混合动力挖掘机系统设计及其耦合控制策略

基于某6 t级小型挖掘机,设计以超级电容作为储能元件的并联式混合动力系统,并给出动力系统各部件的参数。并联式混合动力挖掘机的动力系统是具有强非线性的双输入双输出耦合系统:输入为发动机加速踏板命令和启动发电一体机(Integrated starter generator,ISG)转矩命令,输出为发动机转速和超级电容的电荷状态(State of charge,SOC)。在Matlab/Simulink中对动力系统建模,并提出3种控制策略进行仿真。仿真结果表明,使用发动机加速踏板命令和ISG转矩命令耦合控制发动机转速和超级电容SOC的"耦合控制策略"较优。另外,以某型6吨挖掘机为基础,制造一台混合动力挖掘机原型机,并且设计基于CAN网络的分布式控制系统,基于MPC561单片机自主开发一款32位整车控制器。实车试验的结果表明,耦合控制策略能够实现发动机转速波动在±100 r/min以内,超级电容SOC在循环间基本保持不变,发动机工作在相对高负荷低油耗工作区,系统综合节油率在15%左右。     

基于卷扬机储能系统的超级电容充放电试验研究

超级电容器是一种性能优良的新型能源器件,工程应用设计需掌握其容量、工作电压、充电效率、放电效率等指标.设计了卷扬机储能系统,对超级电容放电时重物提升速度及其放电效率,以及重物下放时重力势能回收到超级电容的充电效率进行了试验研究,实现了机械装置与超级电容的混合储能,为超级电容的研究及其在工程机械中的应用提供参考.     

动臂势能再生混合储能系统的设计与分析研究

液压蓄能器储能一直是液压系统唯一的储能方法,被广泛应用于混合动力液压挖掘机中,具有功率密度高、响应快、工作稳定、性价比高等优点。但是与电储能方式相比,液压蓄能器的能量密度低、吸放能压力波动大,限制其在混合动力液压挖掘机上的应用。提出了一种混合储能系统(HES),一部分能量按传统液压蓄能器储能方式,以保证功率密度;其他能量转换为电储能方式,以保证能量密度。基于一台1.7 t的微型液压挖掘机,建立了该混合储能系统的全尺寸仿真模型,实现了液压挖掘机动臂能量再生。研究结果表明,该混合储能系统能够有效回收动臂势能,且能量密度较高,吸放能压力波动小。     

超级电容器蓄电池混合储能系统在航标设备中的应用探索

独立光伏发电系统广泛应用于航标设备,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,从而抑制直流电源的电压波动,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,并进行了充放电系统分析,针对超级电容和蓄电池充放电特点,提出了充放电控制策略。     

基于RS-485总线的储能再生制动装置主控系统的开发

本文对超级电容器储能再生制动装置的充放电规律进行研究,综合考虑实际运行情况,确定了储能装置控制系统的控制策略及工作模式。为保证系统工作模式的实现,建立了基于RS-485总线的分布式超级电容器储能再生制动装置控制系统。