应用于周期间歇性脉冲负载的复合电源机理与实验研究

针对周期间歇性脉冲负载对蓄电池循环寿命的影响,优化蓄电池的工作状态,引入蓄电池－超级电容器复合电源解决方案,充分发挥蓄电池比能量大和超级电容器比功率大的优势.选择蓄电池与超级电容器直接并联的被动式结构复合电源作为研究对象,并对被动式结构复合电源结构进行改进.在MATLAB仿真环境下,对应用于周期间歇性脉冲负载的蓄电池单一电源、被动式结构复合电源和改进型被动式结构复合电源进行对比仿真研究,同时搭建实验平台,进行对比实验研究.仿真和实验结果均表明,改进型被动式结构复合电源相比于其他两种电源,由于超级电容器对蓄电池功率的充分补偿,蓄电池放电过程得到优化,伴随着放电电流曲线更加平滑.     

半主动式结构的蓄电池-超级电容器复合电源

为减弱脉动负载对蓄电池循环寿命的影响,设计了一种应用于脉动负载的半主动式蓄电池-超级电容器复合电源.将蓄电池组经过一个双向DC-DC功率变换器与超级电容器组并联,从而向脉动负载供电.复合电源系统的控制目标是:在负载脉动的情况下,使得蓄电池的输出电流几乎恒定,其幅值等于负载的平均电流,而超级电容器主要承担负载电流中的动态分量,从而延长蓄电池循环寿命.分别对半主动式和被动式蓄电池-超级容器复合电源在MATLAB 7环境下进行建模和仿真.仿真结果表明,采用半主动式结构的复合电源相比于被动式结构,其蓄电池组的放电电流更平滑、放电过程得到了优化.     

混合动力汽车能量控制系统的研究

针对传统混合动力汽车复合电源中蓄电池和超级电容的功率平衡问题,提出了一种复合电源能量模糊控制分配系统。该系统设计上通过针对蓄电池的内阻随温度变化和超级电容的本身的充放电特性来优化控制器结构。通过混合动力汽车本身的工作模式来进行分析,模糊控制器使超级电容可以自动变化参考电压使超级电容器输出需求功率中的峰值功率,蓄电池则承担其平均功率。使混合动力汽车在复杂的驾驶环境时,储能系统能够稳定的提供汽车所需要的能量。仿真结果表明该方法可以有效的稳定复合电源中蓄电池的温度使其能够在汽车的各个运行过程中稳定工作的。     

基于改进工作模式的复合电源能量管理研究

针对峰值电流影响蓄电池寿命问题,利用超级电容比功率高,不受大电流充放电影响等优势,与蓄电池组合成复合电源,通过在传统复合电源的工作模式中增加超级电容器组单独工作的改进工作模式,制定逻辑门限控制策略来解决这一问题,并在高级车辆仿真软件ADVISOR中进行仿真验证。结果证明该方法使流过蓄电池的电流幅值降低了36.6%,有效的延长蓄电池的循环使用寿命。     

功率分流式混合动力汽车复合电源系统设计

为解决功率分流式混合动力汽车单一蓄电池功率密度小、循环寿命短等问题,引入超级电容-蓄电池复合电源系统,利用AVL-Cruise/Simulink联合仿真平台搭建了功率分流式混合动力汽车的动力系统模型,在基于发动机最优工作曲线的能量管理控制策略中加入了复合电源功率分配策略,该功率分配策略能够缓冲起停发动机、制动工况下的电机工作时的大电流对电池的冲击,使电池尽可能工作在高效率区间来提高车辆的燃油经济性.在此基础上,对蓄电池组和超级电容进行了参数匹配,仿真结果表明蓄电池的放电过程得到了优化,所设计的复合电源系统能够提高车辆的燃油经济性.      

车载蓄电池超级电容器混合电源

针对新能源汽车用单一电源的使用寿命短、不能同时满足高能量密度和高功率密度需求等问题,提出一种蓄电池超级电容器混合电源方案。该方案充分发挥了超级电容器快速充放电的特性,采用2种电源直接并联,并通过一种双向功率变换器变压向负载供电,可同时实现充足的能量供应和功率需求。建立了MATLAB/SIMULINK仿真模型,并搭建小功率实验平台,仿真及实验结果表明,混合电源系统具有良好的电能输出响应特性,能量回收快,可减少蓄电池的供电工况,从而延长其使用寿命。     

复合电源电动汽车动力系统建模与仿真

由于蓄电池的功率密度低、能量密度低,以蓄电池作为单一电源的纯电动汽车,动力性和续驶里程因此受到极大的限制.本文将超级电容引入到电动汽车的储能系统中,构建超级电容一蓄电池复合电源系统,利用超级电容高功率密度特性弥补蓄电池的不足.分析了在典型工况下的车辆需求功率对应的电流变化曲线,并根据储能系统的状态划分为单独驱动、共同驱动、预充电和再生制动共四种工作模式,在MATLAB/Simulink环境下建立了纯电动汽车动力系统的仿真模型,包括蓄电池模块、超级电容模块、功率分配模块和驱动模块,根据市区循环工况进行了仿真测试,结果表明采用超级电容一蓄电池储能系统能发挥其高能量密度和高功率密度特性,从而提高车辆的动力性能,使能量利用率提高了近17％.     

采用模拟退火算法的电动汽车复合电源能量管理系统优化

针对电动汽车的混合式复合电源工作模式切换复杂、不利于不同工作模式的功率最优分配问题,提出基于模拟退火算法的复合电源能量管理优化方法。对混合式复合电源的工作模式进行分层讨论,建立能量管理系统的各部件损耗模型,基于不同层次设计能量管理策略。在分层能量管理策略的基础上,采用模拟退火算法降低系统的损耗。搭建混合式复合电源仿真模型和实验台进行仿真和实验。仿真和实验结果表明:在NYCC和EUDC路况下,混合式复合电源能量管理系统采用模拟退火算法优化比滞环逻辑控制的总损耗降低0.8%和1.1%。混合式复合电源能量管理系统采用模拟退火算法不仅能有效降低系统损耗,实现功率最优分配,而且能及时跟随功率需求,由超级电容提供或吸收峰值功率,保证电池安全。     

复合电源纯电动汽车能量管理研究

以动力电池—超级电容复合电源结构的纯电动汽车为研究对象,基于模糊控制理论设计能量管理策略进行功率分配.以某电动汽车为原型,应用Cruise软件搭建复合电源电动汽车整车模型,在Simulink中开发能量管理系统,基于NEDC循环工况进行联合仿真.仿真结果表明,模糊控制分配策略能够很好发挥超级电容"削峰填谷"的作用,优化了双能量源电源系统的工作效率,满足车辆动力性能的同时,明显提升动力电池的荷电状态.基于模糊控制的能量管理策略,对电池寿命提高和车辆行驶里程提升均取得良好控制效果.     

电动汽车混合储能变换控制系统的研究

为增加电动汽车续驶里程,提出了蓄电池与超级电容器相结合的混合储能模式,设计了能量变换控制系统,试验证明该能量变换控制系统能充分发挥蓄电池与超级电容器的优势,控制能量合理流动与功率有效分配,改善启动与加速性能,快速回收制动能量,延长电动车的续驶里程.     

基于混合储能系统的光伏并网发电有功分级补偿控制方法研究

针对有功功率波动给光伏并网发电系统带来的电能质量等一系列问题,提出一种基于主动式混合储能系统的有功功率分级补偿控制方法。设计了基于超级电容与蓄电池的主动式混合储能系统结构,该结构能够充分发挥超级电容与蓄电池各自的优势,提高储能系统的功率输出能力;阐述了分级补偿控制的基本原理,并对混合储能系统中蓄电池、超级电容的容量进行了优化配置;基于模糊PID,构建了双向DC/DC变换器的整定控制方法,解决了常规PID调节器参数难以在线整定的问题。仿真分析表明,提出的有功功率补偿控制方法可以有效补偿光伏并网发电有功功率的波动。     

基于ADVISOR的纯电动汽车复合电源系统

以动力电池和超级电容组成的复合电源系统为研究对象,在合理匹配复合电源系统各参数的基础上,建立基于逻辑门限和模糊控制的复合电源系统功率分配策略。利用汽车仿真软件ADVISOR2002并对其二次开发,搭建采用复合电源系统的纯电动汽车模型,结合典型的NEDC道路循环工况分别对此两种功率分配控制策略进行仿真对比分析。结果表明,基于模糊控制策略的复合电源系统可以更好地分配动力电池和超级电容之间的功率,复合电源系统性能明显提升。     

复合电源蓄能修井机能量管理策略

针对网电修井机在使用时由于井场供电限制导致的变压器过载、井场短时停电以及下放作业能量浪费等问题,提出了以复合电源作为电动修井机的蓄能器,对修井机的输出功率进行补偿,并针对修井作业工况的特殊性,设计了一种基于局部优化的逻辑门限控制策略。利用MATLAB/Simulink建立主要部件仿真模型并对典型工况进行仿真。仿真结果表明,所设计控制策略能够对各动力源的能量进行合理分配,超级电容的高利用率能够更加充分地发挥其优势,降低蓄电池能量流通与功率输出幅值,延长了蓄电池使用寿命。     

复合电源系统电动汽车性能敏感度研究

为研究锂电池与超级电容复合电源系统配置和电动汽车性能的关系,提出了单因素变化敏感度分析方法.建立了基于功率跟随式能量控制策略的锂电池与超级电容复合电源系统仿真模型,研究复合电源系统配置变化对电动汽车性能的影响.仿真结果表明:锂电池串联数量对电动汽车性能影响很小,敏感度在-0.041~0.099之间;超级电容串、并联数量对电动汽车最高车速影响较大,敏感度在0.180~0.277之间;超级电容串联数量对电动汽车加速性能影响最大,敏感度在-0.862~-0.650之间;超级电容并联数量对加速性能影响较大,敏感度在-0.289~-0.154之间;复合电源系统配置对能耗影响很小,敏感度在-0.041~0.057之间.实验测试结果验证了结论的有效性,可为改善电动汽车性能提供设计依据.     

延长锂离子电池寿命的电动汽车复合电源设计

分析了锂离子电池作为新能源汽车单一电源的局限性和超级电容作为辅助动力源的优势,设计了锂离子电池与超级电容的复合电源系统拓扑结构.然后基于NEDC(欧洲3/4排放标准试验工况)循环工况,结合锂离子电池和超级电容的性能参数对锂离子电池-超级电容复合电源进行参数匹配,利用超级电容器"削峰填谷"的作用来提高锂离子电池的性能和使用寿命.其后,基于整车循环工况试验建立容量衰减模型.最后,采用速度跟随式多目标优化的逻辑门限值控制策略,利用Matlab/Simulink进行仿真计算,验证了复合电源系统拓扑结构设计、容量衰减模型和控制策略的合理性.仿真结果表明,该模型可以将电池的寿命提高50%,使电池避免大电流的冲击,降低了整车使用成本.     

基于锂离子超级电容器的燃料电池混合动力系统能量管理研究

针对目前较为成熟的氢燃料电池汽车动力系统构型和能量管理中存在的不足,提出一种基于锂离子超级电容器和氢燃料电池的模糊控制策略的燃料电池汽车能量管理方法。改进的能量管理方法在传统蓄电池作为辅助电源基础上,运用了锂离子超级电容器,其拥有更大的功率密度和出色的能量密度,可以更好地满足汽车动力性需求。同时将传统功率跟随控制策略进行修改,采用模糊控制策略对新动力系统进行控制,在满足整车动力性的同时有效地提高了燃料经济性,且SOC和燃料电池负载变化情况都有明显改善。     

大功率混合储能装置控制策略研究

针对电磁发射装置在连发时其储能电源对电网瞬时功率需求极大、一般电网难以承受的问题,提出了一种新的混合储能方式及其控制策略。该方式将蓄电池与脉冲电容器进行复合储能,采用多组蓄电池串联充电的新型拓扑结构,通过调整电路参数和时序触发控制策略,可以精确控制在不同时刻将多组蓄电池逐步接入电路对脉冲电容器充电,实现了对脉冲电容器的近似恒流充电,使脉冲电容器快速、高效地达到所要求的电压值。仿真与试验结果表明,该混合储能方式合理可行,在时序触发的控制策略下可实现在较短时间内将蓄电池能量传递给脉冲电容器,使功率逐级增大,从而降低网侧的瞬时功率需求。     

基于混合储能的微电网建模与仿真

微电网的建模仿真中,分布式电源种类多种多样且输出特性各异,由传统的简易微电源模型所构成的微电网平台很难对现今微电网的研究进行仿真.针对以上情况,搭建了包含分布式电源为光伏并网逆变器,PCS1(带超级电容器)以及PCS2(带蓄电池)的微电网系统并对其工作过程进行了仿真,为进一步研究微电网提供了良好的仿真平台.     

基于超级电容的直流UPS不间断电源研究

在对蓄电池直流操作电源系统现存主要问题进行归纳总结后,对超级电容代替蓄电池的可行性进行了简单阐述。最后,对基于EDLC超级电容器的直流UPS不间断电源系统的充电电路、放电电路、以及输出直流电压性能进行了详细分析研究。     

电动汽车能量管理系统的研究

针对电动客车行驶工况对能量的需求,对动力电池和超级电容器电动客车的能量管理系统的控制策略进行了研究.采用模糊控制理论建立了控制策略模型,并用Matlab Simulink编程实现了该仿真系统.仿真结果表明:采用速度控制策略和电流约束控制策略后,在相同条件下车辆的动力性能得到了提高,可避免动力电池的过电流充放电.对安装了超级电容器和未安装超级电容器的电动客车分别在市区和市郊循环工况下计算平均比能耗.结果表明:超级电容器在市区循环中能够降低能耗.通过对电动低地板公交客车场地试验,验证了仿真得出的结论.