用于超级电容器储能系统变流器的控制策略设计

超级电容器储能系统具有快速的功率响应能力,是改善以风电、光伏为代表的分布式电源出力品质的有效手段。采用双向DC/DC变换器和DC/AC电压源型变流器作为功率调整装置,实现对超级电容器储能系统功率吞吐和直流侧电压的控制。首先对超级电容器储能系统处于不同工作模式时的能量分布进行分析,在此基础上建立系统的数学模型。以稳定直流侧电压为目标,基于单端稳压双向功率流的控制方法设计了双向DC/DC变流器的控制器;采用双闭环解耦控制方法对DC/AC变流器有功/无功功率解耦控制。基于PSCAD/EMTDC软件搭建仿真系统,结果表明超级电容器储能系统能够实现对指定充放电功率准确快速的响应,直流侧电压工作稳定,工作效率高。     

多能互补系统综合效益最大化控制

针对光伏发电出力随机性大,波动较强等问题,提出了一种多能互补系统综合效益最大化控制策略,控制双向DC-DC逆变器实现蓄电池、超级电容器和氢燃料电池充放电,保证直流母线电压的稳定。然后利用蓄电池和超级电容器所具有的能量互补特点,实现对储能系统的优化管理。采用光伏与混合储能协调互补的方法,可以减少储能系统的容量、降低蓄电池循环充放电的次数、延长储能装置的使用寿命,并获得较好的光伏波动平抑效果,相比于常规的控制方法,减少了运行投资成本,具有显著的经济效益。     

无线传感器网络电源电路优化改进方法

针对传统的无线传感器网络电源电路在电流能量的存储与分配方面存在的不足,提出了无线传感器网络电源电路优化改进方法。首先,构建电源电路优化配置模型,获取网络节点约束平衡功率指标;其次,结合网络电源开关种类,设计网络电源电路拓扑结构;再次,对传感器中所有的电源网络进行标号处理,采用双锂电池供电,设计传感器网络节点管理电路;最后,根据脉冲宽度与脉冲频率的特点,共同优化改进开关电源的调制模式。实验结果表明：本文设计的无线传感器网络电源电路的电源效率为94%以上。     

超级电容器恒压充电的控制策略研究

采用超级电容器电压外环、电感电流内环的双闭环控制策略,以提高超级电容器充电控制系统的可靠性,首先利用状态空间平均法建立以BUCK变换器为主电路的超级电容器储能系统的小信号线性模型;然后,基于MATLAB/SIMULINK仿真工具箱构建了完整的超级电容器储能系统仿真模型,并对单闭环充电控制方式和双闭环充电控制方式下的超级电容器电流和电压波形进行了仿真分析. 结果表明两种充电控制方式下,超级电容器的端电压都能达到预期的稳定电压12 V,但单闭环控制方式下的充电电流高达120 A,远远超过预期的稳态电流12 A,而双闭环控制方式下的最大充电电流可控制在18 A以内,稳态电流为预期的12 A,为超级电容器充电控制提供了新的思路.     

电池储能系统充放电控制策略仿真研究

在含有多类电源的供电系统中,对电池储能系统进行良好的控制可以使供电系统更为安全、稳定与经济的运行。基于储能电池充放电过程中的动态响应速度和控制性能,采用双闭环PI控制搭建了双向半桥DC/DC变换器,并在MATLAB/Simulink中搭建储能系统的整体模型,对储能电池的充放电控制过程进行了仿真实验。实验结果验证了模型的正确性以及控制算法的可行性和有效性。     

盐城工学院研发出新型多级孔结构碳材料

正盐城工学院的研究人员研发出一种新型多级孔结构碳材料。采用该新型多级孔结构碳材料制造的超级电容器创造了全球极快速充放电电容量的新纪录。超级电容器是一种功率密度很大的储能装置,可在极短的时间内充放电,但受制于能量密度小等缺点,应用范围远不如锂电池。盐城工学院的研究人员以生物质壳聚糖为碳源,以二氧化     

并网型风光储混合发电系统中储能系统容量优化研究

以并网型风光储混合发电系统中储能系统容量优化为目标,利用风电、光伏的发电数据和电网的调度数据,提出合理优化配置并网型风光储混合发电系统中由超级电容器和蓄电池组成的混合储能系统容量的方法。进行了优化计算程序的编制和算例分析,结果表明,同时考虑电网连续电能缺失总量和电网瞬时功率缺失两方面能提高储能系统容量优化的准确性,超级电容器和蓄电池组成的混合储能系统能提高电网整体安全性与经济性。     

超级电容器储能动态电压恢复器的仿真研究

在建立基于等效电路的超级电容器储能系统的数学模型基础上,设计了一种超级电容器储能的动态电压恢复器(DVR).该恢复器以超级电容器为直流储能单元,采用3个单相全桥式电压型变换器进行前馈补偿控制,半桥式电压型双向DC/DC变换器进行双闭环反馈控制,使得对电压骤升也具有抑制作用.应用Matlab软件进行仿真分析,验证了DVR拓扑结构及其控制策略的正确性和有效性.     

超级电容在手机移动电源中的运用

概括了超级电容的原理和发展前景,介绍了运用超级电容代替锂电池作为手机移动电源的总体思路.采用控制电路来控制升/降压电路中脉冲带宽的大小,同时为不引起干扰,采用一个独立的升/降压电路为之供电.该移动电源具有使用时间长、充放电快、无过充电危险、环保等特点.     

超级电容器在高效节能轮胎吊中的应用研究

为提高起重设备工作效率和节能环保,采用超级电容器作为节能系统的储能装置,对超级电容器的选型及组合模块作出了分析和计算．最后对一种适用于轮胎吊节能系统的超级电容器电压均衡控制电路进行了仿真．仿真结果表明,该电路具有较高的应用价值．     

基于超级电容的储能式牵引系统研究

以储能式列车为研究对象,以超级电容为唯一动力来源,研究了超级电容的储能原理、充放电特性和能量存储及能量反馈吸收等性能,选择了适合于储能式列车运用的超级电容器阵列组合。从系统的角度出发,以列车运行的基本理论和牵引计算为基础,设计了电力牵引系统的牵引制动特性,建立了一个集电源-牵引-运行合成的储能式列车运行的综合系统,为储能式牵引系统乃至储能式城轨车的设计提供了一个有效的设计手段。     

超级电容器在微网并网运行中的作用

为了解决微网中可再生能源的波动问题,以光伏发电、柴油发电机、蓄电池及超级电容器组成的微网为例,用频域方法分析了超级电容器在微网并网运行中的作用.基于给定的各分布式电源及其控制系统模型,从最大可控扰动频率、光伏发电最大准入容量以及全频段扰动抑制的角度,分析了超级电容器在微网运行中的作用.仿真和实证结果证明:超级电容器能提高微网中可控扰动频率,提高光伏发电准入容量,并对全频段扰动都有抑制作用.     

光伏超级电容储能系统充放电的哈密顿控制

为实现光伏超级电容储能系统的恒压充电和为负载恒压供电的控制目标,采用端口受控哈密顿(port controlled hamiltonian,PCH)控制方法,对超级电容充、放电过程进行控制。根据能量成形、互联配置及阻尼注入的原理,分别建立了超级电容充、放电电路的PCH模型,给出了超级电容充、放电时系统期望的能量函数、互联矩阵及阻尼矩阵,确立了系统的平衡点,求取了系统的控制器,并通过Simulink对超级电容充放电过程进行仿真实验。仿真结果表明,本文采用的PCH控制方法既实现了对超级电容的恒压充电,又实现了超级电容对负载的恒压放电,而且超级电容恒压放电系统有较强的抗负载扰动能力。该研究为超级电容的充放电控制提供了新思路和新方法。     

车载超级电容在地铁制动回收能量中的应用

针对地铁列车运行状态变化时引起直流电网电压出现很大波动的现象,设计了一种基于非隔离双向DC/DC变换器的超级电容储能系统。采用电压电流双闭环控制方法,建立储能系统充放电控制策略,并搭建储能系统仿真模型。仿真结果表明:车载超级电容储能系统能够达到稳定电网电压和节能的目的,同时验证了控制策略的正确性。     

无线传感器网络在智能家电控制网络系统中的应用

基于无线传感器网络设计智能家电控制网络系统．系统采用混合星形无线传感器网络结构，网络节点以ATmega128L为主控制器，以CC2420为无线收发器．详细阐述了节点设计和智能家电控制网络系统的工作原理实际运行结果表明．系统达到设计要求，能满足智能家居监控要求．     

基于混合储能的可调度型分布式电源控制策略

针对由蓄电池/超级电容器混合储能系统和可再生能源发电单元组成的共直流母线结构的可调度型分布式电源,制定了综合考虑各储能元件SOC状态和蓄电池使用寿命的分布式电源控制策略。当储能元件的SOC状态未越限时,可再生能源发电系统采用MPPT控制,采用带滤波补偿系数的低通滤波法得到蓄电池的参考功率,超级电容采用定电压控制;当储能元件的SOC状态越限时,采用基于不同直流母线电压运行区间的多模式切换控制,保证直流母线电压的稳定;为了避免系统控制模式之间频繁切换带来的暂态冲击,采用超级电容端电压预控制,防止超级电容端电压越限。最后,利用PSCAD/EMTDC仿真算例验证了控制策略的合理与有效性。     

基于模糊控制的负载隔离式混合电源性能研究

针对传统电池在经济和动力方面存在的不足,本文结合磷酸铁锂电池的高能量密度优势和超级电容削峰填谷的优势及再生制动能量高效回收的特性,提出了一种新的解决方案。实验车辆在实验循环工况NEDC下,根据整车参数和设计指标,对电源系统功率和能量进行了匹配。同时,根据工况的不同,设计功率分配策略,并利用Advisor软件与Matlab/Simulink软件对该电源系统进行联合仿真。仿真结果表明,混合电源系统的锂电池较单一电源系统中锂电池SOC的变化幅度更小,说明超级电容削峰填谷的作用得到了充分发挥;磷酸铁锂电池在工作时放电电流很大,当在电源系统中加入超级电容后,锂电池工作电流显著降低,而且锂电池的电流曲线变化平滑,没有出现骤升骤降的现象,说明该电源系统较传统电源系统具有更好的动力性、更大的功率和更长的使用寿命,从而提高整车性能。该研究为电动汽车电源系统的发展奠定了基础。     

利用混合储能系统改善配电网电能质量的研究

探讨了蓄电池/超级电容器混合储能系统的建模与控制问题.将储能系统接入配电网中,通过逆变器控制单元双向调节储能系统的有功和无功功率,达到改善接入配电网公共连接点处电能质量的目的.在逆变器控制单元中,采用将电压闭环控制和功率补偿控制相结合的方法.该控制方法可充分发挥蓄电池/超级电容器各自的特点,减小电压波动和负荷波动的影响.采用Matlab Simulink进行仿真,表明混合储能系统可有效地改善配电网的电能质量.     

基于混合储能的风力发电功率波动平抑控制研究

根据蓄电池与超级电容性能特点,提出了一种基于蓄电池和超级电容混合储能的协调控制策略. 采用低通滤波器将波动功率分离为低频与高频,由蓄电池平抑低频部分,超级电容平抑高频部分,进一步设计电压电流双闭环协调控制策略,实现蓄电池与超级电容的分频能量吞吐. 仿真结果表明混合储能系统达到了平抑风力发电功率波动,延长蓄电池使用寿命的目的.     

混合动力新船舶Z源电力推进系统

为了解决船舶排放的废弃物对环境的污染问题,提出以光伏电池为主电源超级电容作为辅助电源的混合动力的新能源船舶,其电力推进逆变器采用新型Z源逆变器。研究了这种混合动力船舶推进系统的工作原理和控制策略,推导了Z源逆变器的小信号模型,采用双环控制器维持直流链电压稳定,给出了控制器的设计方法,研究了Z源逆变器稳定性问题。采用三层的BP神经网络预测光伏电池的输出功率,通过控制直通占空比和调制因子来控制光伏电池和超级电容的输出功率,最后进行了仿真和试验。从仿真及试验结果可以看出,在船舶运行时,光伏电池提供平均功率,超级电容提供瞬态功率且还吸收制动功率,从而验证了理论的正确性。