HEV车载复合电源系统控制策略优化研究

HEV车载复合电源是将高比功率的超级电容与高比能量的蓄电池复合使用,通过合理的能量管理策略,以提高HEV汽车能源系统性能的技术。在分析车载复合电源系统的结构、功率需求及电源约束条件的基础上,建立了以车辆燃油消耗率和再生制动能量回收率为优化目标函数的能量管理问题数学模型。然后,根据复合电源系统的工作模式设计了基于模糊逻辑的能量管理控制器,利用遗传算法对功率分配因子的隶属度函数参数进行优化。基于ADVISOR的仿真研究表明,与未优化的模糊能量管理策略相比,经过优化的模糊能量管理策略能够更有效地降低混合动力汽车的燃油消耗,提高了制动能量回收率。     

车载复合电源回馈制动的模糊控制方法研究

针对混合动力汽车续航能力不足的缺陷,采用蓄电池与超级电容结合的复合电源作为车载电源,并在汽车制动过程中对车载电源进行充电。以"电容电量低,电池少充电;电容电量高,电池多充电"为原则,采用模糊控制策略对回馈能量进行管理。在Matlab/Simulink中搭建模糊控制下的车载复合电源回馈制动模型。仿真结果表明,该方法能够有效管理回馈制动过程的能量分配,延长汽车续驶里程,改善汽车燃油经济性并减少排放。     

列车车载复合电源的能量管理策略研究

为保证电网断电情况下列车正常运行,研究了一种同时具有高比功率和高比能量的复合电源系统,并提出了一种混合动力列车能量管理功率流分配策略。在Matlab/Simulink下,对列车运行中复合电源系统的各种功率需求进行了仿真。仿真结果表明,在功率流分配策略的控制下,蓄电池和超级电容器充分发挥各自优点,复合电源系统能够满足负载的各种功率需求;同时,复合电源系统能够充分吸收回馈能量,提高能量利用率;整个仿真过程中,蓄电池SOC维持在合理范围,避免了深度放电。     

混合动力植保无人机能量管理策略

提出了基于燃料电池的植保无人机混合动力系统。讨论了混合系统方案,建立了燃料电池以及锂电池的系统模型,提出了基于规则的功率跟随能量管理控制策略。通过Matlab/Simulink仿真分析了在植保无人机作业过程中各电源之间的功率分配。结果表明该能量管理系统在满足植保无人机动力需求的前提下,使需求功率在燃料电池以及锂电池之间得到有效分配,提高了燃料电池的燃料利用率,降低了锂电池的充放电次数,从而延长燃料电池以及锂电池的寿命,提高无人机的续航能力。     

新型复合电源构型功率分配仿真研究

提出一种新型主动复合电源构型。采用一种新型的拓扑结构,利用单向DC/DC转换器来实现更高效率的功率分配方法。新型主动复合电源拓扑结构包括蓄电池、2个单向DC/DC转换器、超级电容器、逆变器,并选用模糊控制作为此拓扑结构的控制方法。通过ADVISOR进行仿真,结果表明工况结束时蓄电池拥有更多的剩余电量,从而可以提供更长的续航里程,超级电容器的回收峰值电流更高,蓄电池在工作时产生的电流幅值更小,保护了蓄电池的健康状态,从而实现了该结构对于超级电容器和蓄电池功率的准确分配。     

基于ADVISOR的混合动力复合电源二次开发

为满足对蓄电池-超级电容复合电源的性能仿真,通过分析蓄电池-超级电容并联工作原理,利用汽车仿真软件ADVISOR对复合电源进行二次开发。给出了复合电源二次开发的结构模型,并提出了模型内部各模块的开发方法。在并联混合动力汽车上对复合电源进行仿真分析。仿真结果表明:对复合电源的二次开发是可行的,且蓄电池-超级电容联合供电使得蓄电池峰值功率得到明显改善。     

复合电源用双向DC/DC变换器的选型与设计

为了实现复合电源中超级电容器与蓄电池的有机匹配,改善蓄电池的性能和延长其使用寿命,本文提出了一种新型的具有升降压功能的双向DC/DC变换器,使复合电源系统在对外充放电过程中,超级电容器与蓄电池的功率按电池"最佳"工作状态进行分配。通过分析论证和实际电路测试,双向DC/DC变换器能够满足超级电容器与蓄电池的良好匹配,实现了复合电源系统的稳定工作。     

移动机器人复合电源系统的能量管理研究

针对移动机器人蓄电池-超级电容复合电源系统提出了基于模糊逻辑的能量管理控制策略,该策略充分地利用了蓄电池的高比能量和超级电容的高比功率的特性,使超级电容承担瞬时大功率,蓄电池承担长时间的平均功率。通过建立复合电源系统的模型进行仿真研究,仿真结果表明该策略有效地提高了机器人的动力性能,以及延长了蓄电池的使用寿命。     

一种混合动力汽车ISG系统用低压复合电源

为提高混合动力汽车(hybrid electric vehicle,HEV)起动发电一体化(integrated starter and generator,ISG)系统用电源的工作性能,提出了一种由超级电容器与蓄电池直接并联,并通过双向DC-DC功率变换器向ISG升压供电的低压复合电源方案,充分利用蓄电池比能量大和超级电容器比功率大的性能,蓄电池作为能量存储模块主要为车载低压用电设备提供电能,超级电容器作为功率缓冲单元瞬时释放功率和回馈能量,两种电源优势互补,使得ISG系统的起/停控制快、能量再生利用好、动力辅助性强等优越性能可较大程度地得以实现,并增加车载低压蓄电池的使用寿命。仿真结果验证了所提出复合电源的有效性。     

基于自适应虚拟阻抗的改进下垂控制器设计

微电网在孤岛运行模式下,系统中各分布式发电单元由于输出线路阻抗差异,导致输出功率难以进行合理分配,影响系统的稳定性。为实现孤岛微电网中各分布式电源在输出阻抗不匹配情况下能合理按容分配功率,分析了并联逆变器功率分配的影响因素,提出了一种基于自适应虚拟阻抗的改进下垂控制策略,并通过收敛性分析验证了其可行性。该策略根据功率分配比偏差,自适应调整虚拟阻抗与电压相角,从而实现功率按容分配。仿真及实验表明,所提改进下垂控制策略能实现各分布式电源输出功率的合理分配,且克服了传统下垂控制中功率分配对母线电压角频率的影响,提高了系统的稳态性能。     

基于多电源联合系统的大规模风光消纳协调控制策略

为解决大规模风光发电并网稳定性问题,提高电网对风光发电的消纳能力,提出一种基于多类电源联合系统的协调控制策略。该策略首先分析了联合系统各电源出力特性;然后对风光出力进行滤波分析,提取不同频率尺度下的风光出力分量;最后根据风光出力分析结果制定各类补偿电站出力计划,并利用优化算法并行计算,得出各类电站机组出力和联合系统总体输出功率。算例分析表明,该方法能够很好地解决大规模风光并网的功率波动问题,实现联合系统的功率平稳输出,提高风光发电消纳能力。     

微电网中混合储能模糊自适应控制策略

针对网内间歇性电源输出功率的波动性,建立了以相邻时段间歇性电源输出变化和供需功率平衡为基础的评价指标。提出了基于小波包分解的混合储能充放电策略,以小波包分解的间歇性电源功率高、中频分量作为混合储能初始充放电值,利用供需不平衡功率对混合储能充放功率的进行第1次修正,利用混合储能系统当前充放电能力的模糊控制输出对充放功率的进行第2次修正。算例结果验证了所提策略的有效性。     

微电网跟踪调度计划双层双时间尺度实时控制策略

为了提升微电网跟踪调度计划的能力,并降低分布式电源和负荷的功率波动对跟踪效果的影响,提出一种利用由超级电容和电池储能组成的混合储能系统跟踪调度计划的双层双时间尺度实时控制策略。上层基于模型预测控制方法建立日内滚动优化模型,结合分布式电源和负荷的超短期功率预测结果,综合考虑一段时域内的跟踪偏差及混合储能系统的功率和荷电状态对跟踪调度计划进行滚动优化;下层在上层优化结果的基础上,采用基于荷电状态的混合储能系统实时控制策略对超级电容和电池储能的实时功率进行协调分配,进一步降低分布式电源和负荷的实时功率波动对跟踪效果的影响。通过仿真算例对所提控制策略进行验证,结果表明:所提策略不但实现了良好的实时跟踪调度计划的控制效果,而且优化了超级电容和电池储能的荷电状态。     

蓄电池与超级电容复合电源功率控制研究

蓄电池高比能量与超级电容的高功率密度特性可优势互补构成蓄电池(B)+超级电容(UC)型复合电源。由于子电源性能不同,对此复合双电源进行瞬时功率研究,提出对蓄电池瞬时功率进行高频响应抑制而对超级电容功率输出不予限制的控制方案。系统采用分级管理解决方案并利用CAN通讯交互信息,进行功率分配以及标准工况实验以证明控制方案正确、可靠。此解决方案计算开销小易于工程化实现。     

微网孤岛运行模式下的新型负荷分配控制策略

由于受到线路阻抗特性、本地负荷、微网拓扑结构等因素影响,传统功率控制难以使微网负荷功率按照分布式电源容量精确分配。在分析影响功率分配因素基础上,针对含多个分布式电源的微网提出种基于有功扰动的新型负荷功率控制策略。该方案在不影响有功功率分配效果的前提下,通过借鉴二级控制思想引入有功扰动和积分控制项,使负荷无功功率可按照分布式电源容量达到精确分配。同时,为保证逆变器输出电压和频率在负荷功率精确分配时均稳定在额定值或偏移很小,通过增加积分项重新设计下垂控制器来弥补有功扰动所引起的系统频率和电压波动。仿真结果表明了所提策略的有效性。     

基于自适应虚拟电阻的低压微电网下垂控制策略

在多逆变器并联运行的低压微电网系统中,由于各逆变器输出线路阻抗差异的存在,导致系统中各分布式发电单元根据传统反下垂控制策略对公共负荷的有功功率难以进行合理分配,影响系统的稳定性。针对这一问题,对低压微电网系统的输出功率分配性能进行了理论分析,得出影响功率分配性能的主要因素。将自适应虚拟电阻引入电压电流双闭环控制中,不仅抑制有功功率和无功功率间的耦合作用对系统稳定性产生的影响,而且也提高了系统的输出电能质量。其自适应虚拟电阻的阻值能实时跟踪各分布式电源实际输出有功功率与参考输出有功功率差值的变化而自适应调整,及时有效地补偿了因线路阻抗差异产生的母线电压降。采取所提策略使各分布式电源能够对公共负荷中的有功功率进行合理分配。最后,在仿真平台上验证了该策略的有效性和正确性。     

基于超级电容SOC的复合电源能量管理研究

混合动力汽车用蓄电池-超级电容组成的复合电源(HES)中超级电容工作状态对蓄电池寿命及HES高效工作至关重要。现有的HES能量分配控制策略普遍存在超级电容回收制动能量不充足,从而难以维持其适时放电的问题。针对现有的HES能量分配控制策略做了相应改进,在原有能量分配控制策略中加入了超级电容荷电状态(SOC)平衡约束条件。在汽车仿真软件Advisor上搭建了HES仿真模型,对其系统性能进行了仿真,结果显示了提出的能量分配控制策略能极大地提高超级电容放电时间,实验结果与仿真结果相吻合。这表明以超级电容SOC平衡为约束的复合电源控制思想的可实践性与优越性。     

混合动力电动汽车的复合电源功率分配控制策略

提出一种混合动力电动汽车的复合电源功率分配控制策略。复合电源中蓄电池作为主电源,超级电容器作为辅助电源,主电源和辅助电源各自经过一个升压变换器和升降压变换器连接至直流母线端,两种电源之间的能量转换由功率变换器实现。控制策略的控制目标为:(1)稳定直流母线电压;(2)精确跟踪超级电容器电流参考值;(3)控制系统实现全局渐近稳定。在Matlab Advisor仿真环境下对复合电源以及所提控制策略进行建模与仿真,并搭建了试验样机进行试验。仿真和试验结果表明:所提复合电源功率分配控制策略能较好地满足以上三个控制目标,充分发挥复合电源中蓄电池和超级电容器的优势。     

基于互感差异的双拾取无线电能传输系统功率分配控制策略

针对双拾取无线电能传输系统的系统功率分配问题,利用阻抗分析方法分析了LCL-S型拓扑结构下系统功率以及系统效率的影响因素,并提出一种在满足负载功率需求条件下的系统效率最优的功率分配策略。该控制策略根据系统负载功率和耦合机构互感优化拾取端的功率分配,实现功率传输和效率的优化控制。最后,通过仿真与实验验证了理论分析的正确性。     

基于模糊控制的光储微网系统能量管理策略

为克服光能接入微网后其随机性和间歇性等特点对光伏电源的使用产生的不利影响,提出了一种基于模糊控制理论的光储微网系统能量管理策略。该策略利用光伏阵列发出功率与负载功率的差值和蓄电池剩余电量作为模糊控制的输入量,经过模糊推理确定系统的运行模式,同时对系统的双向变换器、储能单元和并网模块进行协调控制,保证光储微网系统在不同环境下稳定运行且充分利用光伏电源。实验结果表明该能量管理策略能够实现功率的合理分配,提高光伏电源的利用率。