超级电容器直流储能系统的FTU控制技术的实现

超级电容器是近年出现的一种介于电池与电解电容器之间的新型绿色储能元件,具有电容器功率密度高、寿命长、无需维护及充放电迅速等特性。为了推动超级电容器在电力控制系统的应用范围,通过工程实践介绍超级电容器在FTU控制系统中的应用原理和实际效果。     

双电层电容器有机电解液研究进展

双电层电容器作为一种新型储能装置 ,与蓄电池相比具有较高的比功率 ,与传统电容器相比具有较高的比能量 ,容量大 ,无须维护 ,材料无毒 ,运行温度范围宽 ,循环寿命长 ,引起了人们的广泛关注。简介了双电层电容器的工作原理 ,综述了双电层电容器液态有机电解液研究进展 ,同时对固体电解质和胶体电解质的研究现状进行了描述。并根据双电层电容器对电解液的性能要求 ,以提高电解液体系电导率与分解电压为目标 ,提出了优化的电解液体系     

高效高功率密度车载双向电能变换器设计

研究设计了一种用于电动汽车电池充放电的车载双向电能变换器.充电状态下,前级采用PWM整流技术,后级采用移相全桥零电压开关电路,实现电气隔离高效的降压变换.放电状态下,双向DC-DC变换器实现升压变换,双向AC-DC作为单相全桥逆变器采用电压前馈、电压电流双闭环控制策略.本系统采用全控型器件GaN控制电流电压通断,能够使...     

储能用长寿命LL-S阀控式铅酸蓄电池的开发

新开发的产品,适合于有效利用自然能源和夜间电力的长寿命电力储备用阀控式铅酸蓄电池。(1)正极板采用耐腐蚀的板栅合金,减小了板栅的腐蚀变形,另外,选用高密度的活物质铅膏;(2)为提高负极充电性能,采用石墨添加剂;(3)新开发的产品,电池组在使用时可通过金属柜结构有效地控制电池温度上升及电池间的温差,使循环寿命达4500次(25oC、70%放电量),充放电效率87%,电池性能优于传统同类产品。该产品在相关的电力储备系统经过2年零6个月的实车运行试验被确认为运行良好,实用毫无问题。     

光储直流微网能量协调控制方法

直流微网中分布式电源出力的随机波动性,不仅会引起直流母线电压大范围波动,还会影响系统的稳定运行。对此,提出了一种光储直流微网能量协调控制方法,实现了因系统功率供需不平衡引起的母线电压波动的快速平抑。该方法优先利用新能源为负荷供电,通过设定并网变换器和储能模块的工作阈值以协调管理各模块间的能量流动,避免直流母线电压小范围波动引起电力电子器件频繁动作,实现能量的最优利用。在并网状态下,直流微网通过并网变换器与大电网进行能量交换;在离网状态下,光伏模块与混合储能模块协调配合给本地负载供电。其中,考虑混合储能模块的充放电裕量,结合超级电容功率密度大和锂电池能量密度高的特点,混合储能模块让超级电容先工作来平衡系统瞬时功率,提高系统的动态响应特性,减少锂电池动作次数,延长使用寿命。锂电池工作后,可以配合超级电容调整直流母线电压,防止超级电容达到饱和的速度过快。仿真验证了所提方法的有效性。     

一种CC/CV平滑切换的宽输出电压充电电路

目前多种动力蓄电池凭借着能量密度高、续航里程长和可循环使用等优势,在新能源汽车领域得到了广泛应用。针对当前以谐振电路为基础构建复合变换器应用于蓄电池充电存在输出电压范围、模式间切换、效率等不同问题,提出了一种四开关Buck-Boost与电容钳位LLC级联复用式变换器作为充电电路。该电路增益曲线的容性区和感性区均可工作,宽调频范围的容性区具有恒流特性,感性区的最佳谐振点具有恒压特性,利于实现蓄电池恒流恒压充电控制。频率与占空比的解耦控制拓宽了变换器的输出电压范围,且负载阻抗连续变化下电压增益连续,利于实现蓄电池恒流恒压平滑切换及满足不同电池充电控制方案,宽增益下的宽调控范围可减少输出纹波。拥有桥臂间移相软开关、复用桥臂增强软开关能力和降低通态电流、变压器低磁链及最终移动于最佳谐振点工作等电路特性,利于实现电能高效传输。仿真与实验结果验证了充电电路全程满足ZVS、ZCS的恒流恒压控制及充电模式间平滑切换特性。     

高压电容器充电电源的研究

为了研究电容器放电结束后的能量补充,推进电容器充电电源(CCPS)根据电容器输出电压的要求,对带电阻器的高压直流电源、谐振充电电源和高频变换器充电电源技术进行了讨论,并对其进行了验证和对比。带电阻器的高压直流电源电路简单,但是体积庞大,效率低下,适用于要求不高的场合;谐振充电电源对开关的耐压和电容容量要求很高,调整率很差;高频变换器采用电力电子和现代控制技术,使得充电电源运行起来更安全、可靠、易控,是目前采用的主要技术。另外,因三相谐振充电电源和并联模块充电电源是大功率充电电源的发展方向,故应根据需要选择充电方式和电路结构,以达到更高的性价比。     

电动汽车大功率充电设备的多段恒流充电方法

目前大多数电动汽车充电设备输出功率有限,所采用的充电方法较为简单,造成电动汽车的充电过程存在时间长、能耗高、温升大等问题。为了解决这些问题,本文设计了一种大功率充电设备,基于最优充电曲线,提出了一种电动汽车的多段恒流充电方法,并将此充电方法应用于大功率充电设备中。首先,设计了大功率充电设备的电气结构图;其次,根据动力电池的充电特性,给出了多段恒流充电方法的实现流程;然后,在大功率充电设备上,与传统的恒流充电方法和恒流恒压充电方法进行了实验对比分析。结果表明,多段恒流充电方法与传统的1C恒流充电和1C恒流恒压充电方法相比,能够缩短5%以上的充电时间,与传统的2C恒流充电方法和2C恒流恒压充电相比,可以降低50%以上的充电温升,并且能够在比较短时间内使电池容量达到80%,满足电动汽车快速充电的要求。因此,本文提出的方法能够均衡电动汽车动力电池的充电时间和充电温升,延长电动汽车动力电池的使用寿命,综合性能更优。     

新型复合电化学电容器的研究

在单体碳/碳型双电层电容器的电极中分别添加一定量具有高容量性质的活性物质,构成正、负复合电极,活性物质经激活后即可在两极存储电能。该新型复合电容器与原碳/碳型双电层电容器相比,具有更高的稳定工作电压以及较高的单电极比容量,可有效改善双电层电容器的比能量及安全性能。根据所加活性物质比例及所选工作电压之不同,比能量可增加45%～70%。经不同电流密度恒流充放电试验,复合电容器的功率密度、充放电效率及循环寿命等性能良好,高容量活性物质的添加对双电层电容器较高的自放电现象具有一定的抑制作用。     

电动汽车复合储能系统的功率分配优化研究

以带有半主动复合储能系统构型的纯电动客车作为研究对象,提出了一种以最小电池耗能及电池功率变化作为目标函数的凸优化方法。在中国哈尔滨城市公交道路工况的基础上,对所提优化方法与基于规则的功率分配策略进行能效及电池功率变化的对比分析。仿真结果表明,在中国哈尔滨城市公交道路工况条件下,采用所提凸优化功率分配策略,电池及超级电容的综合能效分别为93.46%和98.81%,电池功率的均方差为5.3153 k W,较之基于规则的功率分配策略,电池及超级电容的综合能效分别提高了0.74%和0.26%,电池功率均方差降低了46.91%。基于此功率优化分配方法能够有效的改善电动汽车的运行特性。     

大容量高功率锂离子电池研究进展

发展电动车是解决能源危机和环境污染的有效手段之一。大容量高功率锂离子蓄电池是电动车的理想储能电源,因为它具有单体电压高、循环及使用寿命长、比能量高和良好的功率输出性能等优点。介绍了国内外大容量高功率锂离子蓄电池的研究进展,包括关键材料、技术性能和安全问题,并以作者的观点提出了大容量高功率锂离子蓄电池的发展前景和近期研究内容。     

Analysis and evaluation of charge-balancing circuits on performance, reliability, and lifetime of supercapacitor systems

Supercapacitors, also known as ultracapacitors or electric double-layer capacitors (ELDCs), are electrical energy storage devices, which offer high power density, extremely high cycling capability, and mechanical robustness. Due to their electrical performance, supercapacitors have a high potential to be used in industrial applications. To improve the performance, reliability, and lifetime of these capacitors, charge-balancing circuits are employed. In this paper, different equalization concepts are analyzed and evaluated. In addition, a simulation approach for the design of supercapacitor systems is proposed. As an example, results from an automotive application are presented.     

A study of series‐parallel changeover circuit of a capacitor bank for an energy storage system utilizing electric double‐layer capacitors

Electric double‐layer capacitors showing a remarkably high energy density (compared with conventional electrolytic capacitors) are now under development. Capacitors of this type have significant advantages, namely, high durability against repeated charge and discharge and no need for maintenance. Therefore, we have studied feasible basic circuit configurations and control methods required to apply electric double‐layer capacitors as an energy storage element in output‐power leveling systems for solar cells or windmill power generators, and in uninterruptible power supply systems. This paper discussed operating methods for a capacitor bank to improve the efficiency. High efficiency has been demonstrated by the simulations and the experiments. © 2003 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 145(3): 33–42, 2003; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10155     

电动叉车用开关磁阻电机新型集成功率变换器

针对电动叉车用开关磁阻电机（SRM）制动过程中的能量回收问题,研究一种可实现多端口能量灵活转换的新型集成式功率变换器。新型集成式功率变换器采用交错并联双向DC/DC变换器作为传统SRM功率变换器的前端电路,可以在电动及发电模式之间灵活切换。采用超级电容与铅酸蓄电池混合储能,回收减速和下放货物的能量,实现再生制动,并用于加速和举升货物。仿真试验表明所设计新型集成式功率变换器能满足电动叉车频繁起停的要求,并可减小输入输出端的电流波纹,提高能量回收效率。     

平抑光伏出力波动的混合储能系统控制策略

针对由电池和超级电容器构成的混合储能系统,设计了一种平抑光伏出力波动的储能控制策略。基于含阀值判断的低通滤波算法制定储能系统总充放电功率,在平抑光伏出力波动的同时避免对储能系统的过渡调控。综合考虑储能介质充放电状态,基于滑动平均原理制定储能介质的功率分配策略,以充分发挥不同储能介质的优势,优化储能系统的整体运行性能。仿真分析验证了所设计控制策略的有效性,储能系统可以较小的调控代价完成对光伏出力波动的平抑,且超级电容器平抑功率波动的快变分量,有效降低了储能电池的充放电次数。研究结果对混合储能系统在平抑光伏出力波动中的应用提供了理论参考。     

磷酸铁锂材料在动力锂离子电池中的应用

锂离子电池因其有较高的电压和能量密度,被广泛应用于HEV、PHEV和电动工具领域.使用经过碳包覆方法处理的磷酸铁锂(LiFePO4)材料来制备软包装电池,其高倍率放电性能、高低温性能和循环性能测试结果表明,该材料完全可以满足动力电池的需要并得到广泛的应用.     

新型能源器件--超级电容器研究发展最新动态

介绍了超级电容器工作原理、结构特点 ,并综述了国内外最新研究发展动态及产业化情况。超级电容器是近年来出现的一种新型能源器件 ,兼有常规电容器功率密度大、充电电池能量密度高的优点 ,可快速充放电 ,且寿命长 ,很有希望发展成为一种新型、高效、实用的能量储存装置。超级电容器的工作原理、结构特点与普通电容器有很大不同。超级电容器主要由极化电极、集电极、电解质、隔离膜、引线和封装材料几部分组成 ,各部分的组成、结构均对其性能有重要的影响。     

基于HEV再生制动超级电容参数研究

受体积限制,混合动力电动汽车携带的动力型蓄电池数量有限,且蓄电池功率密度较低,导致其一次充电行驶里程相对较短。为提高能源利用率,延长混合动力电动汽车的一次充电续驶里程,提出了基于DSP2812复合电源驱动系统,并根据制动模型设计了复合电源系统超级电容的参数,并对复合能源系统进行了实验研究。     

电动自行车用铅酸动力电池的发展状况

简要介绍了国内电动自行车以及电动自行车用铅酸动力电池的发展情况 ,同时介绍了铅酸动力电池的最新发展技术 ,即水平铅酸电池、双极性铅酸电池、卷式铅酸电池以及胶体电池 ,针对电动自行车对电池所提出的要求 ,指出铅酸蓄电池只要提高其比能量、循环寿命及快充能力 ,凭借其优良的性能 /价格比 ,仍然是现阶段电动自行车以及电动汽车的首选电源     

新能源汽车用铅酸蓄电池探究

阐明了铅酸蓄电池应用于电动汽车领域的前景.着重阐述了铅酸蓄电池应用于电动汽车领域的若干关键问题,包括车型与电池的匹配、蓄电池寿命的影响因素和改进方法及蓄电池的快速充电能力.简要介绍了温度对蓄电池的影响、电动汽车的运行模式以及动力铅酸电池的发展方向.