基于充放电滞回特性的超级电容参数提取方法

准确提取参数对超级电容储能系统安全、可靠、高效运行具有重要意义.为克服测试系统复杂、有效数据点少、在线提取困难等问题,提出一种通过补偿内阻消除平衡充放电滞回差异的超级电容参数提取方法.该方法充分利用超级电容在充放电过程中由内阻压降引起的容值-端电压曲线不重合的物理特性,从充放电过程的所有数据中准确提取参数,可有效排除动...     

直流供电系统中超级电容应用研究

随着自动化程度的不断提高,在直流供电系统负载中,精密的自动化设备越来越多,而依靠单一的蓄电池供电的直流系统,越来越不能满足通信、保护、控制等系统的高可靠性要求的需要。本文介绍了一种新兴的直流供电方式的应用,利用超级电容与蓄电池组成的新型储能系统,提高了直流供电系统的稳定性和可靠性,通过实际应用的数据和图表,验证了该储能系统的实践效果,为其进一步的开发与研究提供参考。     

基于超级电容储能系统的双向三重DC/DC变流器控制策略研究

双向DC/DC变流器为电力储能系统中重要组成部分,针对超级电容储能组串电压范围宽的特性,采用三重化双向DC/DC变流器。建立了状态空间平均法的双向DC/DC变流器的数学模型和超级电容成组等效模型,提出了三重化双向DC/DC变流器针对超级电容充放电工况下的双闭环控制策略,建立了基于超级电容的三重化双向DC/DC变流器仿真模型。仿真结果表明,相较于传统非隔离半桥型双向DC/DC变流器,三重化双向DC/DC变流器可以有效减小各相电感电流,降低开关元件的电流应力需求,提高了变流器的功率等级,所采用的控制策略能够有效控制超级电容充、放电,较好地满足系统动态和稳态指标,适用于在电力储能系统中的应用。     

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。     

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。     

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。     

轨道交通超级电容能量回收控制系统设计

根据能量回收系统检测、控制策略与通信功能要求,设计了控制系统软硬件,较好实现了对能量回收系统的控制。系统通信部分采用光纤CAN总线进行内部通信,有效解决了高压强电磁环境抗干扰问题。文章还设计了一种简易光纤集线器,用于实现光纤构成CAN总线形式。     

混合储能系统中超级电容自恢复防越限控制

在蓄电池和超级电容混合储能系统(HESS)中,蓄电池为系统提供低频稳态功率,超级电容只在功率瞬态波动时提供高频功率。由于超级电容容量较小且充放电速度较快,极易发生超级电容荷电状态(SOC)和端电压越限现象,从而降低了HESS对直流母线电压的波动抑制能力。为解决超级电容越限问题,在共电压环HESS综合控制基础上,提出一种超级电容端电压自恢复防越限控制策略,以提高储能系统运行的可靠性。最后,通过仿真和实验验证了所提控制策略的有效性。     

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。     

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。     

微电网中超级电容器储能系统的仿真研究

超级电容器作为一种高功率型储能装置,其在微电网中是提高电能质量的重要组成部分.设计了微电网中超级电容器储能系统,在此基础上重点阐述了双向DC/DC变换器的拓扑结构、工作原理以及双重移相脉冲下电压外环电流内环的双闭环控制策略.最后在Simulink/MATLAB平台实验验证了在该控制策略下储能系统能够很好的维持直流侧母线电压和网侧电流的稳定性.     

有轨电车制动能量回收系统控制策略的研究

针对有轨电车现有的制动方式存在能量回收利用率低、制动效果差、系统抗干扰能力差、回收方式单一等问题,通过对制动方式、能量回收、能量存储、能量传输等方面进行了研究,针对现有制动方式的缺陷进行改进,设计了有轨电车制动能量回收系统.该系统采用超级电容作为能量存储器,利用超级电容充电时间短、放电电流大的特性,从根本上克服了传统制动电阻发热量大、能效低的问题.该系统回收能量通过DC/DC变换器向同一线路其他有轨电车提供能量,也可通过DC/AC逆变器向其他辅助系统提供能量,较传统制动方式在系统的稳定性、可靠性以及回收效率有极大地提高.MATLAB/Simulink仿真实验结果表明,此系统通过对制动能量的回收,有效提高了有轨电车的能量利用率和局部电网的负载容量及稳定性,并且该系统操作简单,寿命长,具有较好的应用和推广价值.     

超级电容器在不同充电模式下特性的研究

采用当前应用最为广泛的恒流充电模式和恒流恒压混合充电模式对超级电容器进行大电流快速充电,并且对其关键特性——电压特性、温度特性在不同充电模式下得到的测试数据进行对比。结果表明,采用恒流恒压充电方式消除了超级电容器在大电流充电过程中内部温度迅速升高而影响容量特性的问题,保证了超级电容器充放电的效率。     

基于IGA-BP神经网络的锂电池健康状态估算

针对锂离子电池健康状态(SOH)估算精度低、传统遗传算法(GA)易陷入局部最优、收敛速度慢的问题,为提高锂电池健康状态的估算精度,提出了交叉概率和变异概率自适应的调整策略对传统GA进行改进,在改进遗传算法(IGA)的作用下,使优良个体仍保持较好的进化能力,算法初期搜索范围、后期局部搜索能力以及收敛速度也得到加强。提取间接健康因子,再用改进的遗传算法对BP神经网络的初始参数寻优得到IGA-BP神经网络模型,基于NASA锂电池数据集分别用GA-BP与IGA-BP神经网络算法对SOH进行估算。结果表明:IGA-BP神经网络算法估算精度更高,且具备快速收敛的优势,平均绝对百分比误差和均方根误差分别下降了0.422%和0.412,拟合程度提高了8.1%。     

超级电容在风力发电中的应用及未来发展

从能源利用率最优化的角度出发,介绍了超级电容的发展、原理、结构、优势和一般的组成方式以及在风力发电中的应用现状及未来发展趋势.超级电容作为新能源中一种有较长发展前景的储能器件之一,对于平滑、缓冲不稳定电能的需求,改善电能质量具有重要意义.     

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。     

基于模块化多电平换流器的超级电容储能系统高效仿真方法

基于模块化多电平换流器的超级电容储能系统(MMC-SCES)半导体开关器件数量众多,仿真规模庞大,给电磁暂态仿真效率带来了巨大的挑战。针对此问题,基于桥臂戴维南等效电路提出了一种高效的MMC-SCES电磁暂态仿真方法。该仿真运用嵌套快速求解方法对MMC-SCES进行建模,不仅可以大幅降低仿真耗时和保持仿真精度,还可以保留换流器的所有动态变量。搭建了双端MMC-SCES仿真系统,对所提出的高效仿真方法进行了验证。结果表明：相比于基于平均值模型的仿真方法,所提出的高效仿真方法具有更高的精度,能够拟合子模块内部动态变量;相比基于详细开关模型的仿真方法,所提出的高效仿真方法的仿真速度最高可提升约518倍,而仿真的绝对误差标幺化积分则控制在1%以内。     

光伏发电系统中超级电容器充电策略

利用超级电容器改进型RC模型对不同充电方法下超级电容器的充电效率进行了分析。提出了基于Boost级联Buck变换器(Bo CBB)的光伏电池对超级电容器充电系统,前级Boost变换器与光伏发电系统连接,使用改进型扰动观察法进行光伏电池的最大功率点跟踪控制,后级Buck变换器使用分段式充电策略对超级电容器进行充电。基于该电路,提出了完整的超级电容器充电系统控制方法。提出了使用等效电流源分别对Bo CBB的前后级电路进行建模的方法,基于该方法进行了充电系统主电路的建模以及电流环控制器设计。最后对不同光照情况下的光伏电池对超级电容器充电效率进行了仿真分析,并搭建了实验平台,通过2组对比实验,验证所提出的充电策略能够有效提高光伏电池对超级电容器的充电效率。     

基于超级电容的全钒液流电池组均衡方法

储能是提高电网对间歇性可再生能源发电接纳能力的有效技术,电池储能因其独特的性能已成为优先发展方向之一。全钒液流电池作为新型储能电池,目前得到了广泛应用。全钒液流电池串并联构成大容量储能系统时,由于电池的不一致性,在充放电过程出现过充过放影响全钒液流电池的寿命。利用超级电容作为能量载体,研究两个全钒液流电池的均衡。为提高均衡速度,分析超级电容、全钒液流电池、切换频率等参数,通过仿真对比不同参数情况下均衡速度,得出影响均衡速度因素,为全钒液流电池应用奠定了基础。     

直流系统混合储能与蓄电池单独储能的对比

针对变电站和发电厂直流系统中铅酸蓄电池容量裕度高、输出功率易下降、可靠性低等问题,结合超级电容器比功率大的优点,使用两者组成了一种混合储能直流系统,改进现有的铅酸蓄电池单独储能系统。首先对比分析了超级电容器与铅酸蓄电池的技术参数;然后给出了混合储能直流系统的电路拓扑、工作原理和相关元件数学模型;最后,针对突加负载的工况,分别通过仿真计算和实验研究,对比分析了蓄电池单独储能与混合储能系统的性能。结果表明,混合储能系统能够有效提高直流系统输出功率,减小蓄电池配置容量裕度,增强系统可靠性,具有良好的工程应用价值。