锂电池-超级电容混合系统能量管理与仿真

为了解决储能蓄电池作为动力源应用电动汽车的单一化等不足,在对锂电池与超级电容的外部工作特性及其储能机理理论研究基础上,提出锂电池-超级电容混合电动汽车能量系统。首先基于超级电容内部化学反应与外部工作特性,提出等效电路模型,并建立了其时域状态空间模型。接下来制定脉冲电流实验方案采集电压实验数据,辨识得到准确的超级电容模型,并通过模型仿真曲线与实验曲线的对比来验证模型的准确性。然后结合电动起实际工况及电池和超级电容储能机理,提出超级电容-电池电动汽车能量管理策略,最后基于超级电容模型和电池模型,在matlab/simulink仿真实验平台搭建起超级电容-电池混合电动汽车能量仿真模型,仿真结果验证管理策略的可行性和准确性。     

基于超级电容的动态测试系统电源设计

动态信号具有突发性和瞬态性的特征,针对测试中系统遭受振动、冲击等原因造成电源抖动或意外掉电而导致测试失败的问题,设计并制作了基于锂电池和超级电容混合储能的电源。大容量的电池作为测试系统的常用电源,而高密度的超级电容作为备份电源以满足恶劣环境下瞬态信号的测试需求。实验结果表明,混合储能的方式能应对冲击造成的电源抖动和断电问题,提高动态测试的可靠性。     

混合储能的太阳能LED路灯电源系统设计

针对普通铅酸蓄电池太阳能LED路灯储能系统使用寿命短的问题,提出了一种解决储能系统使用寿命短的新方法:利用磷酸铁锂电池进行储能、超级电容滞环电压比较法对蓄电池充放电过程进行控制.对磷酸铁锂电池太阳能LED路灯控制部分进行了仿真,结果表明:该方法能够在弱光及光强不稳定情况下将扰动信号能量储存在超级电容中,对蓄电池进行充电,有效提高了路灯系统的能量利用率及使用寿命.     

磷酸铁锂电池在电力通信系统应用探讨

该文分析了磷酸铁锂电池的原理、特性,通过和目前电力系统通信普遍采用的铅酸电池比较,对磷酸铁锂电池应用于电力通信电源系统的可行性进行了探讨,提出该类型电池用于电力通信电源系统的应用方法和前景。     

纯电动客车超级电容储能系统研究与计算界面设计

为使纯电动客车超级电容储能系统尽可能多地储存制动过程中回收的能量,基于能量约束法提出了满足整车性能和储能要求的超级电容储能系统单体电池连接方法,并通过Matlab/GUI开发了超级电容储能系统设计界面.实车测试表明,利用此方法得到的单体电池连接方式可满足目标要求.     

城轨列车车载储能系统功率需求的动态模糊优化控制方法研究

针对城轨列车复合储能系统中超级电容与锂电池联合供电的功率分配问题,提出了一种考虑系统功率需求的多元化输入的模糊能量控制方法 .为了更好地解决车载储能系统非线性和能量的控制问题,以城轨列车的需求功率、车载储能系统的锂电池和超级电容SOC、锂电池功率分配系数为输出,建立多输入单输出的车载储能模糊控制器,对车载复合储能系统进行建模和仿真.通过利用Simulink进行仿真,结果表明：该模糊控制器能够较好地分配能量,满足列车运行中的功率需求,减少大电流对锂电池的冲击,提高锂电池的循环利用次数,有利于提高列车运行的稳定性和舒适性.     

基于荷电状态预测反馈的混合储能系统控制方法设计

风力发电系统输出功率的波动性和随机性会对风电并网产生许多不利影响,在风力发电系统中配备一定容量的储能装置,可以有效地平抑风电功率的波动。提出利用电池储能和超级电容组成的混合储能系统,分别补偿低频和高频分量。针对电池储能系统提出了荷电状态反馈控制策略,在电池储能系统因反馈控制功率受限时,再由超级电容进行二次出力补偿。所提出的控制方法在一定程度上弥补了储能设备单独使用时的不足;并且在补偿过程中考虑电网调度的需求。最后,通过仿真验证了所述方法的有效性。     

太阳能汽车行车图像记录仪的研制

本文提出采用太阳能电池与锂电池结合,双电源模式,太阳能电池本身节能环保、充放电循环次数高、可长时间使用,并能保证在汽车熄火后能将信息完整记录。目前市面上暂无采用双电源取电方式,采用锂电池以及太阳能电池双电池结构,可优化供电系统。优化锂电池电路使其充满电就停止,少于某一值自动充电;而太阳能电池在节能安全的同时也保证了资料完整记录。     

用于纯电驱液压挖掘机的双向DC/DC变换器储能系统

为进一步提高纯电驱液压挖掘机的能量利用率且降低电源功率波动,针对变转速纯电驱液压挖掘机的动力系统,使用非隔离双向DC/DC变换器及超级电容组进行电力能量回收及利用。在SimulationX中,使用全纹波建模方法,建立了基于等效电阻的半桥变换器及超级电容组储能系统的模型,设计了各元件参数及其控制器,提出了一种适应性控制方法。仿真过程中,通过给定伺服电机设定的变转速信号及转矩信号模拟电机功率波动,使双向DC/DC变换器储能系统自动补偿或吸收电源功率。仿真结果表明,采用该控制器,在保证电机功率与超级电容效率的前提下,能够较好地维持恒定的输出电源功率,并能保证较快的动态响应及减小切换过程中的功率波动。     

基于数字受控源的高精度锂电池组储能方案

提出了一种基于数字受控源, 由纯硬件实现控制算法的锂电池组储能方案。该方案能够同时检测锂电池组中各单体电池的状态, 并通过稳定且高精度的数控电信号输出, 为锂电池组提供最佳的储能模式, 解决了传统充电器控制方式中相对粗糙的信号采集与控制所造成的电池寿命缩短的问题, 并消除了充电过程中电池爆裂等安全方面的隐患。在一些不稳定的可再生能源供给的采集与存储等应用场所, 这种可靠、精确且通用性强的锂电池组的储能管理方案得以实施, 可为锂电池供电系统发挥出最优性能提供保障。     

手持式电动工具制动能量回收技术研究

针对手提式电动工具启停频繁、单次通电时间短的工作特点,进行了手提式电动工具能量回收技术的研究。采用超级电容与铅酸电池组成二元电源的方式,设计控制电路回收制动能量,可以在增加较小成本的基础上,同样工况能量回收20%以上。     

PCMICA无线数据上网卡电源电路设计

研究了PCMCIA无线数据上网卡电源电路设计,分析了PCMCIA无线数据上网卡电源电路设计中面临的问题:电压转换、储能、过流保护.对DC/DC电压转换电路和超级电容储能电路进行详细分析,并给出了解决方案.     

无线传感器网络的自供电技术的研究

针对无线传感器网络中节点的电源制约网络使用效能的问题，对无线传感器网络节点自供电机理进行分析，硬件上采用太阳能电池板、超级电容、可充电锂电池多重供电方式，软件上利用MAC层协议调节节点的工作机制，降低节点能量消耗等多重机制，实验表明软硬件结合的自供电措施在无线传感器网络节点应用中达到了良好的效果、     

混合动力客车常用储能元件及应用方案

混合动力客车已成为现阶段实现节约燃油消耗、改善城市环境的有效举措之一。储能元件作为混合动力系统关键技术之一,实际使用中的成熟、可靠性一直是人们关注的重点。当前混合动力客车采用的储能元件主要有超级电容和电池,依据不同的能量耦合方式,实际采用的方案有:纯超级电容、纯电池、超级电容与电池。选择何种储能应用方案,很大程度的影响了混合动力客车制造成本、安全可靠及动力性等性能指标。     

一种山区通信基站供电系统设计与仿真

针对电网延伸不到或电网质量不高的山区通信基站,提出了一种实用的基站供电方式,这种供电方式采用光伏电池-超级电容-燃料电池构成复合电源系统,该系统可根据不同的天气条件选择不同的电源,最大限度地发挥各自的优势,节约运行成本,确保系统稳定可靠运行。文中重点阐述了系统总体结构的设计,并详细地分析了系统的工作模式,给出了系统的控制策略。为了验证系统的有效性,在Matlab/Simulink中搭建了一种普遍的48 V/20 A通信基站电源的仿真系统,对系统进行了仿真实验,结果表明,该系统在不同外界条件下均能持续稳定可靠运行,且具备动态响应速度快、续航能力强等特点。     

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.     

电动汽车的多模式复合电源能量管理自适应优化

为提高电动汽车的多模式复合电源系统效率,提出一种能量管理自适应优化方法。对多模式复合电源工作模式进行分析,设计超级电容自适应参考电压。建立复合电源系统效率优化目标函数,并结合电池荷电状态和超级电容电压设计电池输出功率补偿规则和能量管理自适应优化方法。搭建多模式复合电源系统仿真模型和测试平台进行测试。测试结果表明:在UDDS和NEDC路况下,与滞环控制相比,采用能量管理自适应优化的多模式复合电源系统效率分别提高1.13%和1.02%。采用能量管理自适应优化的多模式复合电源不仅能自适应选择工作模式和完成电池输出功率补偿,而且避免了电池输出功率突然增大,保证了电池安全。     

升压型电池-超级电容复合电源的自适应滑模控制

针对升压型电池-超级电容复合电源的输出端超级电容电压不稳定、输入端电池电流波动大等问题,提出了一种自适应滑模控制策略。结合升压变换器的平均状态模型和超级电容特性建立了升压型电池-超级电容复合电源的动态模型。在此基础上,设计自适应观测函数并根据李亚普诺夫函数确定自适应规则。选取合适的滑模面,基于滑模面和自适应规则设计占空比函数。考虑复合电源的工作需求,分别针对恒流和恒压控制设计比例因子。搭建实验台进行测试,实验结果表明:与PI控制策略相比,升压型电池-超级电容复合电源采用自适应滑模控制,能使系统快速达到稳定状态,在恒压控制和恒流控制条件下,系统的调节速度分别提高了88.8%与62.5%;在超级电容电压较低时,采用自适应滑模控制能有效抑制输出电压和电感电流波动,提升系统的安全性和可靠性。     

基于改进麻雀算法的混合储能容量配置

针对传统的分配策略在混合储能系统中存在可用容量差异,且混合储能系统会因为可用容量不够而停运的问题,提出一种采用改进麻雀算法的功率分配策略。该策略将混合储能体系内有效存储容量占总体容量之比最优化作为目标,并利用改进麻雀算法能更好地解决锂电池跟超级电容之间的功率分配问题。并且利用超级电容器高功率、低能量密度的特点,针对实际工作中会发生可用容量不够的问题,提出运用锂离子电池根据转移电流调整超级电容器的残余有效储能容量的方法,并利用模糊控制的转移电流求解方法,使超级电容器始终保持一定的有效储能容量,从而增强了超级电容器的持续运营能力。仿真实验结果表明,该策略具有快速性、稳定性及有效性。     

中低压用电安全数据采集系统的取能装置

配电网用户侧数据的采集、传输是用户侧管理系统的重要环节。各类传感器和智能设备的不间断供电是保障用户侧管理系统数据正常采集的关键。针对配电网用电安全数据采集系统,探讨了从中低压配电间进线附近抽取磁场能量的可行性,提出一种新型感应取能装置。通过对铁芯结构、参数、取能效率以及饱和效应的分析,表明装置能够从单相电缆周边交变磁场中抽取不小于4 W的功率,并给出了具体实现方案;通过控制电路改变取能线圈和补偿线圈在不同工作状态下的拓扑关系,提高了补偿线圈的抗饱和的灵活度,利用PWM交流斩波控制补偿线圈回路,拓宽了感应取能装置工作电流变化范围。装置的供能电路基于开关电源设计,加装了超级电容-锂电池储能,在三相端子抽头上分别安装取能线圈,提高了输出功率。测试表明,同以往取能装置相比,现在的设计具有更高的稳定度和更宽的工作电流范围,可满足采集系统对供电电源的要求。