电动汽车增程器关键技术综述

电动汽车増程器可以有效增加电动汽车的一次充电续行里程,降低车载电池的成本和重量,实现燃油汽车向纯电动汽车的平稳过渡。针对电动汽车増程器的安装方式、发动机选择、起动/发电电机选型、能量管理策略与功率配置等关键技术问题进行了详细的分析探讨,指出了今后研究工作中值得关注的几个问题。     

复合储能电动车能量馈网稳定性分析

针对传统复合储能电动车系统并网过程中能量通常由电池组单一提供问题,设计了一种新型能量回馈并网系统,优化电池组输出大电流能力,延长储能系统的使用寿命。分析了新型能量回馈并网系统的结构和工作原理。对电池组和超级电容器进行了具体的数学建模,通过能量管理策略,实现了电动汽车作为储能终端的可变功率并网要求。逆变器采用VSG技术作为控制策略,使其在整个大系统中虚拟为同步发电机。整个系统保证能量传输的可靠性,并自动实现合理的功率分配,实现了对不平衡功率的快速补偿和储能荷电状态的调整。它可以模拟同步发电机的惯性和阻尼特性,克服传统的无惯性连接的逆变器对电网的影响,可以有效地提高电网接受可再生能源的能力。最后通过仿真模型验证了该控制方法的可行性和有效性。研究成果可为新能源电动车并网系统安全控制提供参考。     

微型旋转式磁电发电机研究现状

介绍了发电功率在毫瓦至瓦特量级的微型旋转式磁电发电机领域的研究进展。微型磁电式发电机可以将环境中的能量转化为电能,具有可靠性高、发电效率高、适用于恶劣环境、使用寿命长等优点。可用于为传感网络、便携式设备、微机电系统等设备提供持久的能量供给。文章对近年微型旋转式磁电发电机关于提高发电性能的改进方法进行了综述;分析并对比了磁电式微发电机的设计和性能;总结了微型旋转式磁电发电机发展关键技术。对于今后相关领域科研工作的开展具有积极的参考价值。     

基于模糊控制的电动车双向DC-DC变换器研究

为了延长车辆续航里程,提高蓄电池的使用寿命,使用超级电容作为辅助的能量源,控制超级电容的双向DC-DC变换器对直流母线进行能量的回馈和补充,提高了电动车电源系统效率。根据蓄电池和超级电容的剩余电量及负载瞬态功率需求,提出了一种模糊控制器改善双能量电动车DC-DC变换器性能的方法。模糊控制器根据车辆运行的不同工况,自动地决策出一个合理的输出电流,进而控制双向半桥Buck/Boost式变换器的电流环。实验结果说明了控制系统具有良好的动态性、可行性、有效性。     

光伏与微型燃气轮机混合微网能量管理研究

在分析光伏发电和微型燃气轮机动态模型及运行特性的基础上,研究了光伏与微型燃气轮机混合微网能量管理策略。基于光伏与负荷功率波动的频率特性,提出了变步长时间序列法预测光伏与负荷功率,控制微型燃气轮机输出。为了保证混合微网运行的可靠性和提高蓄电池的运行效率和工作寿命,提出了模块化的储能蓄电池管理模型。混合微网并网运行时,利用可控的微型燃气轮机平滑光伏功率波动,使混合微网成为一个可调度的功率源;孤岛运行时,储能蓄电池与微型燃气轮机共同补偿光伏与负荷功率的差额,实现微网的稳定运行。采用PSCAD/EMTDC和Matlab联合仿真,证明了本文提出的能量管理策略的正确性,同时可有效减小储能设备配置容量。     

鼠笼式感应电机风力发电系统新型控制策略

提出了变速恒频风力发电系统一种新的控制方案,用鼠笼式感应电机作发电机,采用双PWM变流器将发电机和电网连接起来。鼠笼式感应电机侧变流器采用直接转矩控制来调节电机转速以满足风力机最大功率点跟踪时的转速响应,并把吸收的能量向电网侧传递;其网侧变换器采用电压电流双闭环控制,吸收电机侧传递过来的能量并传递到电网。仿真结果表明该控制策略能实现对鼠笼式感应电机风力发电系统电机转速、有功功率和无功功率的控制,说明了所提方案的可行性。     

带能量回馈的电动车交流驱动系统

提出了一种刹车或减速时能量可回馈的电动车交流驱动系统 ,延长了车辆行驶里程 ,提高了能量利用率 ,降低了系统造价。实验结果证明了系统的可行性     

孤岛运行模式下微网实时能量管理策略

针对包含柴油发电机、光伏发电、储能装置以及负荷的独立微网系统,提出孤岛运行模式下微网实时能量管理策略。实时监测储能装置数据,对下一时刻储能装置能量状态进行预测,结合净负荷功率大小采用相应的调度策略。柴油发电机通常关闭作为备用电源,充当电压/频率支撑单元的储能装置不接受功率调度,通过留有一定调节裕量以自动吸纳微网内的剩余功率,非电压/频率支撑单元的储能装置接受功率指令调度参与负荷供电。当储能装置能量状态接近下限时,考虑柴油发电机计划开机时间提前将其开启,保证负荷不间断供电。柴油发电机投入运行后,建立能量优化模型。最后,通过实验验证所提策略的合理性,为孤岛运行模式下微网能量管理的实际工程应用提供指导以及参考。     

计及分布式电源功率特性的微电网经济调度模型

针对微电网能量管理所获分布式电源(DG)运行点常常不满足DG功率特性的局限,提出了一种计及DG功率特性的微电网经济调度模型。该模型基于解析几何线性化DG的PQ功率极限,与微电网经济调度模型集成并求解,有效计及了逆变型DG、双馈感应发电机、同步发电机的功率特性。在多时间尺度微电网经济调度框架下,对某微电网系统进行算例分析,验证了所提模型的可行性以及有效性,并在此基础上分析了不同的分段数对DG运行点可行域覆盖率的影响。     

小型风力发电混合储能及能量管理系统

针对小型风力发电系统中风速和负载突变引起的功率波动,采用蓄电池和超级电容器组成混合储能系统进行平抑,为充分利用蓄电池和超级电容器所具有的互补性能,研究了能量管理控制策略。根据风速及负载的变化和超级电容器的荷电状态,控制混合储能装置的工作模式,使风力发电机、蓄电池和超级电容器3个能量源协调工作。为验证能量管理策略的有效性,用Matlab/Simulink进行仿真研究。仿真结果表明:风力发电机输出功率波动且负载突变时,采用混合储能能够减小功率波动对系统的冲击,使蓄电池工作在优化的充放电状态,有助于延长蓄电池使用寿命,加快储能装置响应速度,提高系统能量利用效率。     

发电机采用数模混合仿真的微型动模试验系统

基于当前动模、数字仿真遇到的问题,搭建了基于数模混合发电机的微型动模试验系统.数字、物理混合仿真的发电机采用了功率在环技术,结合了物理仿真和实时数字仿真的优点,更接近现实的试验,实时运算可反复修改,减少测试验证周期.发电机采用数模混合仿真的微型动模试验系统,可实现电力系统的低电压、小电流、微功率的物理模拟,减少了测试准备时间、验证周期和测试成本,有效提高了电力系统仿真建模、验证研究的技术水平.     

电动车的蓄电池问题

在城市地面交通运输中由于电动车在降低城市污染,减少石油消耗,节约能源上有极大的优越性正引起人们广泛注意,成为当前科技开发的重要课题。但在解决它的推广应用上遇到的重大问题是现有的蓄电池都不理想,致使它难于和现在的汽车性能相抗衡。什么样的蓄电池才满足电动车的要求呢?要求是多方面的,具体说来应能满足以下几条。(1)蓄电池的单位重量的能量W·h/kg和单位重量的功率W/kg要高比能量高能使电动车的续驶里程延长,现在大多数研制的电动车的续驶里程     

基于双PWM换流器的微型燃气轮机系统仿真

根据单轴微型燃气轮机和永磁同步发电机特点,建立了使用双脉宽调制（PWM）换流器的微型燃气轮机发电系统动态仿真模型。为控制交直交变换器中电容电压和提高微型燃气轮机控制系统响应速度,模型中采用了参考负荷功率的PWM恒压控制方式。与采用二极管整流装置的微型燃气轮机系统相比,该模型可对永磁同步电机转矩和整流器直流电压进行协调控制,使得系统充分利用负荷功率变化的信息。仿真结果表明,该模型能够在负荷发生较大变化时满足负荷电压和功率的需要,并能够减小变换器间直流电压波动以及对直流电容的容量需求,使整个微型燃气轮机发电系统承受负荷冲击的能力大大提高。     

基于滑模变结构的双馈风力发电机直接功率控制策略研究

针对传统矢量控制对双馈风力发电机参数的依赖性和传统直接功率控制策略的开关频率不固定问题,提出基于滑模变结构的双馈风力发电机直接功率控制策略,把滑模变结构控制和电压空间矢量脉宽调制技术相结合,并用转子电压直接控制双馈电机的有功功率和无功功率。在PSCAD仿真环境下搭建了其系统模型,实现了双馈风力发电系统最大功率点跟踪以及有功功率和无功功率的解耦控制。系统结果表明:该控制策略具有较好的参数鲁棒性和输出电能质量,验证了该直接功率控制策略的有效性和可行性。     

基于滑模变结构的双馈风力发电机直接功率控制策略研究

针对传统矢量控制对双馈风力发电机参数的依赖性和传统直接功率控制策略的开关频率不固定问题,提出基于滑模变结构的双馈风力发电机直接功率控制策略,把滑模变结构控制和电压空间矢量脉宽调制技术相结合,并用转子电压直接控制双馈电机的有功功率和无功功率。在PSCAD仿真环境下搭建了其系统模型,实现了双馈风力发电系统最大功率点跟踪以及有功功率和无功功率的解耦控制。系统结果表明：该控制策略具有较好的参数鲁棒性和输出电能质量,验证了该直接功率控制策略的有效性和可行性。     

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。     

微燃机用高速永磁同步起动发电机驱动控制策略研究

针对单轴微型燃气轮机发电系统的启动、发电和停机过程,对微燃机用高速永磁同步起动发电机的驱动控制策略进行了研究.在整个运行过程中,高速永磁同步起动发电机控制系统由转速外环和电流内环构成,采用基于转子磁场定向的矢量控制来控制电机的转速和电磁转矩.在电动运行时,起动发电机拖动微型燃气轮机完成启动和冷却停机;在发电运行时,通过控制起动发电机的电磁转矩调节微型燃气轮机的转速,使之在最佳功率-转速点运行.利用建立的系统试验平台,对提出的控制策略进行了试验验证,结果表明:高速永磁同步起动发电机在整个运行过程中转速控制平稳,响应快速,能够满足微型燃气轮机发电系统的需求,且保证了微型燃气轮机发电系统变工况调节的灵活性.     

一种复合转子无刷双馈风力发电机直接功率控制研究

无刷双馈发电机无电刷和集电环,具有免维护而可靠性高、变流器容量小等优点,极有可能竞争目前风电系统中普遍使用的传统有刷双馈感应发电机和永磁同步发电机。针对新型复合转子结构无刷双馈风力发电机功率绕组有功和无功功率的控制需求,按照控制绕组磁链所在扇区,采用查表方式确定控制绕组机侧变流器的电压空间矢量,进而对其最大功率跟踪及单位功率因数等进行有效的直接功率控制。通过对比8/4极25kW样机测试系统的仿真与实验结果,证明了所提复合转子无刷双馈风力发电机直接功率控制的正确性、可靠性和有效性。     

基于阶梯能量管理的电气化铁路混合储能系统控制策略

随着电气化铁路运营里程的不断增加,能耗问题也日益加重.为电气化铁路加装混合储能系统可以有效地回收列车再生制动能量,实现电气化铁路的节能运行.混合储能系统在采用滤波能量管理策略时,其内部会出现不同储能介质间的能量交换问题.对此,首先提出一种基于阶梯能量管理的控制策略,通过抑制这种能量交换来提高系统的再生制动能量利用率,该控制策略充分发挥了锂电池能量密度高、超级电容器响应速度快的优势.然后为了补偿锂电池参考功率变化引起的功率跟踪误差,加入超级电容器补偿环节来提升混合储能系统的动态性能.最后通过RT-L a b实时仿真和基于实测数据的算例分析验证了所提策略的有效性和可行性.     

燃料电池混合电动车中低温热能发电系统

质子交换膜燃料电池(PEMFC)通常在为电动车提供电力的同时,也要产生相当数量的废热(约40%～60%)。为了提高质子交换膜燃料电池混合电动车的能量利用率,提出了将温差发电机作为PEMFC的废热回收装置,使其能利用PEMFC低品位的热能进行二次发电并用于锂电池的在线充电。通过对该热电联供系统的热力学分析,得出了温差电池在PEMFC不同运行温度下的发电功率。试验结果显示,此系统可以在提高能量综合利用率的同时,降低对车载锂电池尺寸的设计要求。