储能电池组多阈值自适应聚类群组均衡控制

为降低储能电池组内各单体间不可避免的一致性差异,提出一种多阈值自适应聚类群组均衡控制方法。首先,引入结构简单、控制简单、均衡功能完善的单电感储能均衡拓扑,并分析了其均衡原理和控制信号占空比设计过程;其次,提出一种多阈值自适应聚类群组均衡控制方法,在引入自适应聚类均衡思想的同时,基于一致性差异较小的相邻单体建立群组均衡控制方法,实现均衡能量在包含不同个数相邻单体的电池群组间转移;最后,通过仿真实验,验证了所提多阈值自适应聚类群组均衡控制相比于基于极差的“单对单”均衡控制,在初始荷电状态(state of charge,SOC)分布中间高、两边低,两边高、中间低,均匀分布的情况下,在保证均衡效率的前提下,均衡速度分别提高了40.4%、24.6%和17.5%,并且均衡结束后各单体SOC相比于电池组平均SOC的离散程度更小。本工作创新了大数量单体构成的储能电池组的均衡思路,有助于改善储能电池组内各单体的一致性差异,提高其能量利用率及循环寿命,促进储能电池组的应用。     

配电台区电池储能系统优化均衡控制研究北大核心CSCD

电力系统配电台区作为电能分配的关键单元,其核心部件储能电池组的显著特点是单体数量众多,针对储能电池组内各单体不可避免的一致性差异,提出一种基于K-means聚类的储能电池组自适应群组均衡控制方法。首先,引入一种均衡能量可以在任意单体间或包含任意数量单体的电池模块间转移的均衡拓扑;其次,提出群组均衡思想,通过K-means聚类将需要充、放电的相邻单体聚类成组,实现均衡能量在包含不同个数相邻单体的电池群组间转移;最后,通过仿真实验,验证了所提聚类群组均衡控制相比于基于极差的单体对单体均衡控制,初始SOC分布“中间高,两边低”“两边高,中间低”以及“均衡分布”的情况下,在保证均衡效率的同时,均衡速度分别提高了34.8%、19.8%和17.6%。仿真结果表明,基于K-means聚类的储能电池组群组均衡控制相比于单体对单体的均衡控制,可以显著提高均衡速度。本研究提出了大数量单体构成的储能电池组的群组均衡思路,有助于提高储能电池组的均衡速度,进而提高其能量利用率、循环寿命及安全性,促进储能电池组的应用。     

基于Cuk电路的多交错对称式均衡方案

均衡控制作为解决电动汽车电池组不一致性问题的有效方式,已发展成为汽车动力电池的关键技术之一.针对目前电感式拓扑均衡时间长、均衡速度慢的问题,本文提出了一种基于Cuk电路的多交错对称式均衡方案.以单体电池作为研究对象,引入中止参数,完成均衡策略的设计与优化,最终实现均衡控制.该均衡方案拓扑结构简单、均衡速度快,克服了传统电感式均衡能量转移路径长的缺点,并且实现了自适应调节均衡模块的控制信号占空比.最后搭建10节电池的均衡仿真模型进行验证,仿真结果表明了该均衡方案明显提高了均衡速度,改善了电池组的不一致性.     

新能源电动汽车模块化电池包并联控制策略

为了促进新能源电动汽车换电模式的推广以及实现新能源电动汽车电池容量的灵活配置,须要将新能源电动汽车电池包标准化和模块化。针对新能源电动汽车模块化电池包并联系统,首先提出一种SOC均衡算法,可以求出最短均衡时间,并确定各个模块化电池包工作电流;然后基于改进下垂控制实现模块化电池包电流按要求分配,并维持母线电压恒定;最后搭建了3个模块化电池包并联的实验平台进行验证。实验结果表明,模块化电池包并联系统能够稳定输出电压,并且能够按要求分配电流,电流分配误差为1.4%～4.8%,实现了模块化电池包SOC的快速均衡。文章所提的并联控制策略有利于新能源电动汽车电池包模块化应用,促进新能源电动汽车换电模式的推广。     

虚拟直流电机荷电状态均衡控制

新型电力系统的惯性低,虚拟直流电机控制可以加强系统惯性和阻尼。多储能变换器应该考虑荷电状态(State of charge,SOC)均衡问题,提高系统稳定性。针对虚拟直流电机控制的多储能SOC均衡问题,利用直流电机机端电压和电枢电流的下垂特性,提出引入SOC离差及变均衡系数的变电枢电阻控制;针对下垂引起的电压偏移问题,采用虚拟直流电机转速补偿,用母线电容瞬时功率替代传统虚拟直流电机控制中电压PI控制,给定系统功率需求,减少比例积分环节个数。以两台蓄电池为例,在Simulink中进行仿真,并与参考文献的变电枢电阻函数对比可知,所提控制策略可抑制直流母线电压跌落,调节SOC均衡过程,提高其均衡速度和精度。     

基于三绕组变压器的电池组新型均衡拓扑

储能电池组中单体电压不一致性问题严重影响储能系统的安全稳定运行,为此提出一种基于三绕组变压器的任意单体-单体类型主动均衡拓扑,该拓扑可实现均衡能量在电压最高电池单体与电压最低电池单体之间直接传输,具有均衡速度快、效率高、成本低等优点。搭建仿真模型与小型实验电路,仿真与实验结果表明了新型拓扑在均衡速度和效率方面的优势以及在实际应用中的可行性。     

基于三绕组变压器的锂电池组自适应交错控制均衡方案北大核心CSCD

为了解决锂电池组由于电池单体在制造工艺等方面的差异所引起的单体电压不一致性问题,本工作提出一种可以实现多种均衡类型的均衡方案,该方案由基于三绕组变压器的主动均衡拓扑以及与之对应的自适应交错控制策略组成,可控制能量在不同均衡对象之间灵活地转移以及根据电池组所处的状况实时调节均衡类型,使均衡电路始终在最佳状态下工作,实现电池组的快速均衡。最后通过仿真算例,验证了所提均衡方案能有效解决电池组不一致性问题,且具有较快的均衡速度。     

基于改进型P-E下垂控制的低压交流微电网不同容量储能单元SOC均衡策略

针对现有基于有功-电压（P-E）下垂控制的荷电状态（SOC）均衡方案未考虑容量差异对分布式储能单元（DESU）SOC均衡影响且SOC均衡过程伴随着电压质量下降的问题,提出适用于不同容量DESU的SOC均衡策略。分析传统P-E下垂控制工作特性,得到SOC、电压和频率调节机理。在P-E下垂控制中引入SOC、电压和频率调节项,并引入多代理技术计算SOC调节项中的SOC平均值。改进后的P-E下垂控制在无需中央控制器/本地脉冲控制器和不影响电压质量的前提下,消除不同容量DESU组间SOC不均衡差,并克服负荷波动引起的电压下降和频率上升问题。建立所提方案小信号模型,通过分析根轨迹确保设置的控制参数保持系统稳定。仿真模型和实验平台获得的仿真和实验结果证实提出策略的可行性。     

基于SOC的储能电池组均衡策略研究

针对单体到单体(Cell to Cell)型均衡电路用于风光储能电池组均衡时能量转换效率低、均衡速度慢的问题,以电池组的SOC(State of Charge)一致为均衡目标,提出了一种基于电池模块化的均衡策略。该均衡策略以cuk电路作为底层均衡模块,以反激变换器作为顶层均衡模块,底层和顶层模块的控制相互独立,有效地提高了整体的能量转换效率和均衡速度。在MATLAB环境下,搭建了仿真模型,并与传统的cuk电路均衡策略进行了对比仿真分析,验证了所提均衡策略的有效性。     

新型圆柱式储氢反应器的优化研究

文章从强化合金储氢反应器换热、提高吸氢反应效率出发,对圆柱式储氢反应器的结构及反应条件进行优化。利用Comsol Multiphysics软件建立反应器模型,研究结构以及反应条件对反应器换热能力以及吸氢效率的影响。结果表明：外形的改进可以消除氢气流动的死区,提高吸氢效率;加大氢压、提高铝粉掺杂比例、添加翅片、增加翅片长度,均能不同程度地提高吸氢效率;与改进前相比,改进后的反应器吸氢反应完成99%的时间从2 005 s下降至310 s,吸氢反应速率加快了84.5%。     

基于双向DC-DC变换器的串联电池组主动均衡电路

针对单体电池串联成组使用时出现不一致性的问题,提出了一种基于双向DC-DC变换器的串联电池组主动均衡电路。使用双向DC-DC变换器将单体电池中的高能量输送到能量低的单体电池中,无需额外的存储组件来存储和传送能量,减少了能量损失,提高了均衡效率。根据电池开路电压（open circuit voltage,OCV）与荷电状态（state of charge,SOC）之间近似分段线性的关系,采用以电压和SOC双变量作为均衡策略,通过相互实时修正电压均衡和SOC均衡,使得电池组间能量动态趋于一致。最后通过搭建由4节单体电池组成的均衡电路实验平台,对提出的均衡电路和均衡控制策略进行有效性验证。     

基于改进的CDKF锂电池SOC估计方法

准确估算荷电状态(SOC)可以为电池之间的均衡管理提供依据,延长锂电池组整体的使用寿命.针对中心差分卡尔曼滤波算法(CDKF)存在较大线性误差的问题,提出一种改进的CDKF算法.在原算法中引入迭代滤波思想,多次利用测量信息更新状态量估算值,使得观测信息不断迭代更新,基于LM优化方法不断修正协方差矩阵,有效减小了线性误差.首先基于二阶阻容(RC)电路单元模型,选择最小二乘参数辨识方法,辨识出模型阻容参数;然后进行HPPC实验,验证电池等效模型的准确性;最后分别在恒流放电和动态工况下应用改进后的CDKF算法对电池SOC和电压进行估计,并将估计结果与CDKF算法进行比较.两种工况下验证结果表明改进后的CDKF算法精度更高,SOC估计精度可提升1.16％,最大估计误差小于1.7％,算法收敛时间也比原算法短,改进后的CDKF算法在估计精度和鲁棒性方面均有所提升,更具有应用优势.     

基于SOC的串联电池组控流均衡控制策略

传统Cuk均衡控制策略能量转移效率低,为维持电池组SOC(State of Charge)一致,文章提出了一种新型控制策略,保证了电池组的控流均衡。根据电池组的能量分布,该均衡控制策略能够实现对均衡器开关、均衡电流方向和大小的控制,提高了整体的能量转移效率。利用Matlab进行模型仿真分析,仿真结果表明,均衡控制策略要比传统均衡控制策略更加有效。     

基于SOC均衡的分布式电池储能系统协同控制策略

研究分布式电池储能系统的优化控制方法以及电池荷电状态（SOC）均衡策略,提出基于SOC均衡的协同控制策略。利用多智能体系统（MAS）理论,实现电池储能系统的协同控制,并采用多智能体分布式算法,实现功率指令的自适应分配,进而实现SOC动态均衡。针对传统多智能体算法收敛速度较慢的问题,提出一种基于模型预测控制（MPC）的分布式算法,利用MPC对传统多智能体算法进行优化,提高收敛速度。最后利用实际储能功率数据进行仿真,验证了所提策略的有效性和算法在收敛速度上的优势。     

一种新型蓄电池组的均衡拓扑及其控制策略

为了提高电池组均衡装置的效率,设计出一种新型能量转移式均衡系统.该系统的能量转移载体采用蓄电池,蓄电池种类、容量选择范围宽,并且比同容量超级电容更经济,特别是可以一次完成两个单体电池间能量转移,既减小了在转移过程中的能量损失,也提高了均衡的速度.设计了均衡系统控制策略,并分析其具体工作流程;并进行了仿真验证.验证结果表...     

直流微网储能单元能量动态均衡控制研究

为了更好地提高直流微网系统运行性能,提出一种能够平衡各储能单元剩余电量（state of charge, SOC）的改进下垂控制策略。该方法在传统下垂控制基础上,以关联SOC参数的指数函数作为自适应下垂系数,根据各储能单元SOC改变其输出能力,实现各储能单元能量均衡。为解决传统下垂控制带来的母线电压偏移问题,加入母线电压二次控制环节,有效抑制直流母线电压偏差,满足负荷运行要求,并通过Matlab/Simulink仿真验证了该策略的有效性。     

-43℃下多次喷射对柴油机冷起动特性的影响

为了改善极寒条件下柴油机的起动性能和怠速稳定性,基于起动/发电一体式电机拖动柴油机进行-43℃下的冷起动试验,研究了单次、两次（预喷1+主喷）和三次喷射（预喷2+预喷1+主喷）3种喷射方式对柴油机冷起动过程及燃烧特性的影响,分析了不同喷射组合对极寒条件下柴油机冷起动过程的影响规律。研究表明：在-43℃环境温度下,柴油机采用三次喷射时,冷起动性能明显优于单次和两次喷射。随着喷射次数的增加,起动燃烧首循环的缸内压力峰值升高,峰值相位提前,压力升高率和瞬时放热率峰值显著降低,滞燃期缩短;在冷起动过程中,相比单次喷射,两次和三次喷射时倒拖阶段和升速阶段所需时间分别减少9个循环和22个循环,最高燃烧压力升高,循环变动率分别降低37.7%和46.8%,使得起动时间分别缩短0.88 s和2.58 s,起动累积油量分别减少511 mg和1 290 mg;在起动后的怠速过程,怠速转速波动率分别降低54.2%和82.2%,随着喷射次数的增加,怠速稳定性显著提高。研究结果可为柴油机极寒条件下冷起动过程的控制和参数标定提供理论依据。     

考虑混搭风电机组的海上风电场集电线路拓扑动态优化方法

随着海上风电朝着深远海、大型化的方向发展,市场上风电机组的迭代速度加快,而海上风电场整体开发周期长,与风电机组的机型研发速度不相匹配,故在海上风电场的开发过程中可能会将不同型号的风电机组进行组合布机;但要如何在不同机型的搭配方式中,从经济性与可靠性的角度选择出最佳的拓扑结构进行连接,是混搭风电机组拓扑结构优化的主要难点之一。因此,构建考虑混搭风电机组的海上风电场集电线路拓扑结构动态优化方法,以改进K-means算法和改进Prim算法完成海上风电场的回路划分、路径设计;采用动态交叉优化策略完成拓扑中海缆交叉的处理,权衡每个拓扑方案的经济性与可靠性成本,进行最佳拓扑结构输出;最后通过不同混搭风电机组场景下的拓扑优化结果,验证该方法的有效性。     

快速暖机隔油板改善冷起动排放的试验研究

设计一种可以控制汽油机机油量的快速暖机隔油板,研究安装该隔油板前后的汽油机在国家排放标准规定的试验循环下的暖机速度和排放变化。使用定容取样系统采集和分析排放数据,监测水温以及不同位置的机油温度。试验结果显示:随着温度的升高,相同市区驾驶单元整车的气态物排放均降低,CO和THC排放集中在前80 s冷机状态;整车安装隔油板后,发动机暖机速度加快,主油道温度升高到60℃的时间缩短了28 s,CO_2排放相对原机降低了1.23%,THC和CO在前两个市区驾驶单元的排放明显降低。     

截面形状改进设计对缸盖鼻梁区沸腾传热的影响

针对高强化柴油机气缸盖排气门鼻梁区严重的热负荷问题,考虑到不同截面形状沸腾管冷却效果的差异性,在将气缸盖鼻梁区水腔截面结构分别简化为T形、矩形加V形及矩形加半圆形等基础上,对其截面进行了改进设计.采用气、液两相流沸腾传热计算模型,对截面形状改进前、后鼻梁区结构与冷却水腔所组成的流固耦合传热系统进行了仿真计算,计算结果与气缸盖温度场试验结果具有较好的一致性.在此基础上,采用试验设计方法,研究了截面形状改进前、后冷却水进口速度和温度对鼻梁区最高温度的影响.结果表明:截面形状改进后冷却水进口速度和温度对鼻梁区最高温度也具有重要影响;当冷却水进口速度最小或温度最大时,改进后3种截面形状都更有利于鼻梁区的沸腾冷却;改进后在相同的进口速度或温度条件下T形截面形状流道鼻梁区最高温度始终小于改进前.