蓄电池-超级电容混合储能系统控制方法研究

电池-超级电容半主动混合储能系统广泛应用于短时大脉动功率的场合。通过对电力电子设备的控制,可以对瞬时功率进行合理地分配,最终达到延长电池和超级电容使用寿命及提高系统输出性能的目标。低通滤波和移动平均是两种重要的功率分配方法,而更适用于脉动负载的方法至今还没有文献给出。选用电池直接并联流母线,超级电容通过双向直流-直流变换器接直流母线的半主动混合储能系统,分析和建立了基于移动平均和低通滤波控制的两种SAHS模型。在脉动负载下,比较了低通滤波和移动平均这两种控制算法。此外,还设计了超级电容的过压和欠压保护控制。研究表明,两种控制方法在脉动负载下都能很好地减小电池的电流波动,但是移动平均控制下的电池电流更平滑。同时,超级电容的保护控制也保证超级电容工作在正常的电压范围内。     

混合动力系统中的超级电容充放电变换器

超级电容器具有功率密度大等优点,已成为混合动力系统中必不可少的储能元件。将双向Boost/Buck变换器应用于对混合动力系统中超级电容器的充放电控制,采用直接导通时间控制超级电容器的恒流充放电。实验通过对二氧化钌为主要电解质的超级电容器测试,验证了原理的可行性。     

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。     

风光互补发电蓄电池超级电容器混合储能研究

提出一种风光互补发电中的超级电容器与蓄电池混合储能系统,充分利用蓄电池能量密度大和超级电容器功率密度大、循环寿命长的优点,大大提升了储能系统的性能。建立了混合储能系统的模型和控制环节,并进行实验,结果表明,在发电功率和负载功率脉动时,蓄电池能够工作在优化的充放电状态,有效减少了充放电循环次数,延长了使用寿命,提高了系统的工作效率。该系统对解决新能源发电系统中储能问题,具有十分重要意义。     

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。     

微电网混合储能系统控制策略研究

微电网中的微电源和负载具有波动性和随机性,故储能系统是维持微电网安全可靠运行并改善电能质量的关键,蓄电池与超级电容器混合使用可以发挥蓄电池电池能量密度大和超级电容器功率密度大,充放电速度快的优势,提高微电网储能系统性能。提出了一种基于互补PWM小信号模型,并分别给蓄电池和超级电容器设计了控制方案,蓄电池采用单电流环很好的平抑了功率的低频波动,超级电容器采用带前馈的双环控制,平抑功率的高频波动,并有效的维持了直流母线电压的稳定。仿真结果证明了所提出的控制策略的正确性。     

超级电容-蓄电池复合电源结构选型与设计

系统分析了混合动力汽车用蓄电池的不足以及应用超级电容器的优势,研究了超级电容器与蓄电池构成复合电源的3种不同组成方式,指出将高功率密度的超级电容器与高能量密度的蓄电池通过功率DC/DC变换器匹配,使之既可以输出,吸收高倍率电流的冲击,又可以满足多次高倍率电流所需的高能量密度.实验与仿真结果表明,双向DC/DC变换器的并联结构具有较好的效果和实用性.     

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。     

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。     

混合储能系统反演自适应变结构控制

为提高混合储能系统及直流微电网的鲁棒性,建立带有扰动上界未知的DC/DC状态空间平均模型,采用反演控制和变结构控制相结合的方法,提出反演自适应变结构控制。在Matlab/Simulink中搭建独立型直流微电网的仿真模型,仿真结果表明,相对于PI控制,反演自适应变结构控制有效抑制了负载突变时直流微电网的母线超调电压,缩短了电压稳定时间,提升了混合储能系统及直流微电网的鲁棒性。     

直流微电网电源系统混合储能电机回路控制方法研究

直流微电网电源系统混合储能电机回路控制能够有效平稳电路,以往大多以人为调整参数的形式进行控制,控制效率低下且调整过程中存在误差值,导致控制精度下降。提出一种新的直流微电网电源系统混合储能电机回路控制方法,先详细分析直流微电网电源系统混合储能电机回路详情,通过基于回路的正向响应控制策略与基于回路的反向响应控制策略,实现直流微电网电源系统混合储能电机回路控制。研究结果验证了所提方法有效性,且与其他控制方法相比,该方法在并网与离网两种状况控制下,直流微电网电源系统各方面数值标准性均高于95%,并能够在短时间内将直流微电网电源系统混合储能功能稳定性控制在期望标准中,控制性能显著。     

含多元储能交直流混合微电网系统控制策略研究

针对分布式发电存在的间歇性和波动性对电网安全运行带来的影响,提出了一种含磷酸铁锂电池与铅酸蓄电池的多元储能交直流混合微电网系统,并分别制定了不同的充放电优化协调策略,同时满足了功率调节的快速性及储能配置的经济性。在微电网意外失电后,微电网中央控制器执行自动黑启动策略,确保系统失电后的自动重启,保障了重要负荷快速恢复供电。在实时数字仿真仪(real time digital simulator,RTDS)系统上验证了联络线功率控制策略的正确性及有效性。     

有源并联混合储能系统的模糊PI控制仿真研究

目前分布式能源的开发和应用日趋广泛。对直流侧含有超级电容器和锂电池的混合储能系统（HESS）的模糊PI控制进行了研究,采用有源并联结构,锂电池和超级电容器分别由两个两相交错并联Buck-Boost型双向DC/DC变换器与直流侧连接。基于MATLAB Simulink仿真工具建立了系统模型,分析了混合储能系统的充放电控制过程。通过模糊PI控制仿真结果与普通PI控制仿真结果相比较验证了所提出方法的有效性。     

基于双向DC/DC的飞轮储能系统控制策略研究

基于飞轮储能系统和双向DC/DC都是能量双向流动的特点,提出一种基于双向DC/DC的飞轮储能系统控制策略,包括充电时的恒流、恒压、转速闭环复合控制策略和放电时的二自由度PI控制策略,给出飞轮储能系统组成结构及控制框图。仿真和实验结果表明,所提基于双向DC/DC的飞轮储能系统控制策略在充电方面解决了传统控制策略的局限性,控制灵活;在放电方面具有更好的抗负载干扰和目标值跟随能力。     

应用于超级电容储能系统的双向DC/DC变换器混沌控制方法研究

超级电容储能系统(SCESS)主要通过对双向DC/DC变换器进行控制来快速平抑直流母线电压的波动。为了抑制控制过程中所产生的一些分岔和混沌现象,提出了一种应用于SCESS的混沌控制方法。分析了该方法的控制原理,并根据非线性动力学理论建立了双向DC/DC变换器的离散迭代模型;然后设计了一种能够自动调节补偿斜率的混沌控制信号;最后对该信号作用下的异步切换函数和同步切换映射式进行了数值求解,从而绘出系统分叉图。通过仿真和试验证明,该方法能够有效抑制SCESS的分岔和混沌现象,提高了系统的稳定工作范围和动态响应速度。     

交直流混合微电网储能DC/DC及接口换流器协调控制

针对交直流混合微电网,提出一种接口换流器与直流侧电网储能DC/DC换流器的协调控制策略。不管系统工作在何种状态,储能DC/DC换流器始终进行电压控制以实现直流侧电压的零偏差,而接口换流器通过检测交直流混合微电网状态调节自身工作方式,实现微电网系统在并网及孤网模式下的稳定运行和2种模式稳定、快速的切换。通过计算机软件仿真及物理实验的验证,可以证明这种控制策略可以实现交直流混合微电网直流侧电压在孤网状态下的零偏差,并且运行与模式切换的稳定性良好。     

基于平滑控制的混合储能系统能量管理方法

储能作为一种能量缓冲装置,可以有效抑制可再生能源输出功率的波动。文中介绍了一种基于平滑控制的超级电容与电池混合储能系统的能量管理方法,该方法分别利用超级电容和电池补偿可再生能源输出功率波动的高频分量与中低频分量;在传统限值管理的基础上,引入超级电容端电压预先控制,根据超级电容的剩余容量与充放电状态对超级电容和电池的输出功率进行修正,以防止超级电容因端电压达到上下限而停止工作。最后,利用PSCAD仿真验证了所述方法的有效性。     

基于能量协调控制的混合储能系统容量配置方法

为了平滑离网光伏发电系统中源荷之间功率差的随机波动,提出了一种适用于混合储能系统中不同储能介质之间充放电功率分配的能量协调控制策略。该策略依据不同储能介质的实时荷电状态,结合最大可能充放电时间,令超级电容器优先充放电,当达到其充放电极限时,再控制蓄电池进行充放电。在此基础上根据全寿命周期理论,考虑实时荷电状态、负荷缺电率和系统自主运行能力等约束,建立混合储能系统容量配置优化模型。利用改进粒子群算法对算例进行求解分析,并与单一蓄电池储能进行比较,验证能量协调控制策略的有效性和容量配置优化模型的正确性。     

基于电压下垂法的独立直流微网混合储能系统控制策略改进

针对独立直流微网中混合储能单元使用寿命问题,基于电压下垂控制的混合储能单元控制策略,提出了混合储能系统控制策略的改进措施。首先采用基于超级电容荷电状态的稳态功率修正策略,使超级电容在工作一段时间后荷电状态能够恢复至初始额定值,避免超级电容过充或者过放。其次,针对电池使用寿命问题,提出基于混合储能荷电状态的能量管理策略,以达到延长电池使用寿命的目的。最后通过Matlab/Simulink仿真分析,证明该方法在光伏输出功率改变条件下可有效延长电池与超级电容使用寿命。