基于模糊逻辑的电动汽车双源混合储能系统能量管理策略

针对电动汽车行驶过程中电池放电电流过大导致的电池容量衰减问题,构建了由锂离子动力电池、超级电容和多端口DC/DC变换器构成的全主动式混合储能系统,其中电流环控制器和电压环控制器分别控制输出电流和直流母线电压。结合超级电容SOC、整车需求功率和车速情况,根据建立的45条模糊控制规则,模糊逻辑控制器调节锂离子动力电池和超级电容的充放电功率,在车辆峰值功率需求较高时避免了高频电流波动对动力电池寿命的影响。同时在功率需求较低时,动力电池给超级电容充电。在HWFET工况下的实验结果表明所提出的全主动式双能量源混合储能系统和基于模糊逻辑的能量管理策略能够有效保护锂离子动力电池免受大电流波动影响,从而达到延长电池寿命的作用。     

混合储能系统中超级电容的作用及容量设计方法

针对超级电容和锂离子电池经Buck-Boost双向DC/DC变换器升压后并联的混合储能系统（hybrid energy storage system,HESS）,详细分析了储能系统电流响应特性的影响因素。根据超级电容功率特性好和锂离子电池容量较大的特点,分析这2种储能介质在储能系统中的作用,并在此基础上提出了一种电池不直接响应功率指令,而是根据超级电容荷电状态进行充放电的功率分配方法。最后介绍了在该功率分配方法下超级电容的容量设计依据,并结合直驱型波浪发电输出功率的波动特性给出了算例。     

独立光伏发电系统的能量管理控制策略研究

针对含混合储能的独立光伏发电系统的安全、稳定运行要求,提出一种新的能量管理控制策略。该控制策略在锂离子电池、超级电容分别补偿功率波动低频、高频分量的基础上,增加了锂离子电池的充放电均衡控制。低通滤波单元使得混合储能装置在快速平衡太阳能电池与负载之间的功率差值的同时平滑锂离子电池功率波动。电池均衡策略使锂离子电池单元根据荷电状态自行调节充放电速率,在运行中不断缩小电池电量之间的偏差。仿真验证了所提能量管理控制策略的有效性和可行性。     

基于遗传算法的电动汽车HESS功率优化分配

针对电动汽车锂离子电池和超级电容的混合储能系统不同工作模式的功率最优分配困难的问题,提出基于遗传算法的混合储能系统能量功率的最优分配策略。对储能系统的不同工作模式进行分类管理,建立能量管理系统输出功率与需求功率误差最小的目标函数。采用遗传算法求解目标函数,获得锂离子电池和超级电容的出力系数,进而优化功率分配。最后,搭建混合储能系统仿真模型和实验台进行仿真和实验,结果表明,在EUDS和UDDS路况下,与传统滞环控制相比,采用遗传算法优化的能量管理总损耗降低1.2%和0.9%。     

制动能量回收系统中超级电容充放电特性研究

超级电容作为一种新型环保储能元件,被广泛应用于能量回收系统中,但其模组参数和充放电特性将影响储能系统的控制性能。论文根据系统要求,计算和选取了经济型超级电容模组,理论建模分析了超级电容的充放电特性,采用先恒流后恒压的充电和变负载放电方式,搭建了制动能量回收储能系统的超级电容充放电实验系统。实验验证了充电电流越大充电时间越短和放电电流能够自动匹配负载大小的充放电规律,同时验证了电流设定值对放电规律的影响。     

蓄电池和超级电容储能的独立光伏系统能量管理研究

设计了一种新的基于混合储能的独立光伏系统拓扑,采用直流母线结构,蓄电池通过有源并联控制器与直流母线连接,实现充放电流的可控性,避免了传统拓扑中蓄电池直接与直流母线相连引起过流的缺点。同时采用超级电容和蓄电池混合储能,充分利用超级电容功率密度大的优点,对光伏电池输出滤波,减小蓄电池充放电流,减少充放电小循环的发生。并提出了相应的混合储能光伏系统的能量管理策略,保证系统正常运行,使蓄电池工作在优化的充放电状态,延长蓄电池的使用寿命,减小系统投资。最后通过仿真试验,验证了本文提出的能量管理策略的有效性和可行性。     

基于超级电容与燃料电池的双向DC-DC电源设计

采用LM5170-Q1多相双向电流控制器芯片,在燃料电池-锂离子电池构成的混合动力汽车电控系统中,完成了基于超级电容与燃料电池的双向DC-DC变换器电源的软硬件设计,根据燃料电池和电机驱动单元的实时工况,利用超级电容快速充放电特性,实现了超级电容与燃料电池之间能量优化分配的控制功能.     

混合电动汽车辅助储能系统的研究

针对混合电动汽车在城市交通中频繁加速减速的特点,设计了基于超级电容储能的电动汽车辅助储能系统,选择两相交错式半桥拓扑双向DC/DC变换器作为超级电容的充放电电路.重点设计双向DC/DC变换器对超级电容的充放电控制,采用平均电流控制的两个电感电流内环和一个电压外环的控制策略,并对电动汽车辅助储能系统进行了Simulink仿真,从而有效验证了超级电容在电动汽车中应用的优势.     

基于混合储能系统的高电压穿越控制策略

针对双馈机组高电压穿越问题,为抑制直流母线电压波动,采用蓄电池-超级电容混合储能的拓扑结构,研究了储能系统协调充放电策略.针对储能系统,提出一种自动识别和切换的四种充放电工作模式.网侧变流器传统控制忽略了转子电流对直流母线的冲击,文章提出了前馈补偿来优化有功电流的参考值.转子侧变流器传统控制忽略了定子磁链对有功和无功功...     

基于超级电容的双向DC-DC变换器控制研究

针对轨道交通1 500 V系统再生制动能量利用,研究了基于超级电容储能的输入串联多相并联双向DCDC变换器的控制及其系统能量管理策略。采用输入串联、多支路并联的拓扑结构降低了功率器件电压应力和电流应力及减小了无源滤波器件的体积,同时降低了1 500 V系统对储能元件超级电容的耐压及模组均压控制的要求,使得系统的可靠性更高。针对该拓扑结构的特点,结合工程实际应用,考虑超级电容容值参数差异性及大内阻的特点,以超级电容的能量利用最大化为优化目标,对其充放电过程中超级电容电荷状态误判及系统输入输出侧均压控制策略进行了优化设计。最后通过仿真和实验验证了所提控制策略的有效性。     

直流对等式微电网混合储能系统协调控制策略

提出一种基于锂离子电池和超级电容混合储能的协调控制策略,使得混合储能系统(HESS)适用于风能、太阳能或者其他间歇式分布式电源供电的微电网。针对锂离子电池和超级电容的放电特性,提出DC-DC侧对等式并行双环控制策略,控制直流母线电压稳定的同时,利用控制环路自身带宽滤波特性及交流功率前馈达到功率分配效果;采用滞环PI控制方法,保证超级电容不会过放或者过充。DC-AC侧采用双同步坐标系下不平衡电流控制结构,有效跟踪不平衡参考电流。实验结果表明,所提出的协调控制策略能有效抑制直流母线电压冲击与波动,显著提高了系统动态响应;同时,超级电容利用效率得到提高,微电网在过渡状态下的性能也得到了改善。     

超级电容-蓄电池混合储能拓扑结构和控制策略研究

以超级电容和蓄电池为例,分析了功率型和能量型混合储能不同拓扑结构的优缺点,总结出混合储能拓扑结构选取的一般原则。基于二级低通滤波,提出根据频谱图确定滤波时间常数的混合储能控制方法,并考虑电池充放电功率限制,对滤波输出功率进行修正。用Matlab对算法平滑实际光伏出力进行了仿真验证,结果证明该算法能够满足光伏并网联络线功率要求,并使电池充放电功率不越限。     

混合储能平抑微电网功率波动方法研究

传统的蓄电池-超级电容混合储能系统采用低通滤波的方式对各储能单元提出能量和功率要求,但是由于其不能动态地对滤波器的滤波常数调整,寻优时容易陷入局部最优解,故存在平抑负载波动效果差,且减小负荷曲线峰谷差的功能差的问题。优化了锂电池与超级电容的混合储能系统的拓扑结构,在直流母线上直接并联,以便实现超级电容和蓄电池两个不同的储能单元共同对直流母线进行平抑。同时构建了混合储能系统中以平抑直流母线上的负荷曲线和以缩减日间峰谷差为目标的多目标函数数学模型,并采用改进后的粒子群算法求解目标函数。实时优化两级低通滤波器的时间常数和补偿系数,确立混合储能系统中的不同储能器件的最优出力系数,使改进过后的混合储能系统能够较好地达到平抑负荷波动和削减负荷曲线峰谷差的目的。并通过实验,验证了提出的充放电控制策略的系数求解的有效性。     

平抑光伏系统波动的混合储能控制策略

蓄电池/超级电容混合储能系统可以同时发挥蓄电池高能量密度以及超级电容高功率密度的优势,适应用于微网。在Buck/Boost双向功率变换器与直流母线相连的独立光伏微网中,提出一种将储能系统总负荷功率滤波后,采用电流滞环控制蓄电池的充放电、超级电容提供差值功率的新型能量管理方案,以优化对混合储能系统的管理。为平抑光伏出力波动,实现对直流母线电压的控制,针对超级电容的Buck/Boost双向功率变换器,在电压电流双闭环基础上,利用输入电压、负载电流前馈环消除了二者的变化对输出电压的扰动,提高了系统的动态响应速度与控制精度;利用电容电压前馈环消除了由于负载电流大小及方向的改变对系统闭环极点变动的影响,提高了系统的稳定性。仿真结果验证了所提能量管理方案及控制策略的有效性。     

基于模糊PI控制的EV-HESS能量利用效率优化

现阶段模糊PI控制策略的滞后响应会带来电动汽车大功率需求时锂离子电池的瞬间大电流供电,从而加剧锂离子电池极化内阻的增加,进而降低系统供能效率。针对此问题,提出一种优化的模糊PI控制策略。该策略将锂离子电池和超级电容SOC作为控制量,并结合电池电流变化情况确定各储能电池的输出能量分配,通过改进PI控制对锂离子电池和超级电容电流进行偏差调整。最后,搭建了仿真平台,验证了所提策略的理论分析。     

微电网储能装置充放电特性分析与研究

针对主要储能技术的特性,对铅酸电池、超级电容器和锂电池的充放电特性进行了实验分析,提出了适用于微电网的储能方式:超级电容器与铅酸蓄电池、锂离子电池混合应用。随着储能技术朝储能方式混合化、环境友好方向发展,微电网与混合储能技术的有机结合将大大提高系统的能源利用率和经济性,提高系统效率及稳定性。     

基于荷电状态分级优化的混合储能风电功率平抑方法

为了弥补单一储能技术的不足,由超级电容和储能电池组成的混合储能系统越来越多地应用于风电功率平抑。为保证混合储能系统整体充放能力,并充分利用超级电容反应快和储能电池容量大的特点,文中提出了一种基于电池荷电状态(SOC)分级优化的混合储能系统风电功率平抑方法。该方法采用了分层结构,包含优化控制层和协调控制层。优化控制层根据风电平抑性能要求以及混合储能系统当前整体SOC,计算动态调节储能系统的设定功率;协调控制层根据储能设备各自的SOC和充放电特性,按优化控制层计算出的设定功率进行功率分配,以实现对设定功率的快速跟踪。仿真实验证明,该方法在保持风电平抑效果不变的情况下,维持了混合储能系统整体较高的充放能力,同时优化了储能设备的SOC,避免了储能设备的过充过放。     

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。     

电池-超级电容器混合储能系统设计

传统的单一储能元器件较难同时具备高能量密度、高功率密度两项优势。为提升储能系统的综合性能，延长系统中各储能元件的使用寿命，设计了电池-超级电容器混合储能系统。以电池 超级电容器的混合储能系统为例，采用Buck-Boost控制器作为充放电保护，提出了电流电感双闭环控制策略。最后，对电池-超级电容器的混合储能系统设计的系统进行了仿真实验测试，结果表明该混合储能系统能在发电过程中避免电池的频繁充放电，有效提高系统效率，对延长元件的使用寿命具有一定的促进作用。     

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。