风机独立变桨超级电容双向DC-DC变流器仿真研究

采用超级电容作为风机变桨系统后备电源,可提高变桨电源的可靠性、安全性和免维护性.提出了一种双向DC-DC变流器的超级电容充放电方案.对双向DC-DC变流器进行小信号建模,对系统进行了有、无PI控制器的稳定性比较,给定输入电压,通过调节PI控制器中的参数来获得期望电压和电流,对Buck与Boost两种工作情况进行仿真,验证能量双向PI控制的可行性.仿真结果表明,采用双向DC-DC变换器的PI控制参数设计,可以有效实现超级电容充放电控制.     

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。     

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％.     

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.     

采用权值配比优化的超级电容等效电路模型参数辨识

为提高超级电容模型的精度,提出了一种基于权值配比优化的超级电容等效电路模型参数辨识方法。在新威尔测试平台上对超级电容进行多种工步条件测试。基于超级电容三分支等效电路模型,分别采用递推最小二乘法和双线性变换方法辨识模型中各分支的相关参数。结合不同工步条件下2种参数辨识方法的优缺点,引入权值配比优化方法对超级电容等效电路模型的各分支参数进行修正。搭建超级电容等效电路模型,将模型计算结果与实验测试结果进行比较,验证了权值配比优化方法的有效性。与递推最小二乘法和双线性变换方法相比,采用权值配比优化方法可以更加准确地反映超级电容的特性,模型的精度分别提高了1.45%和1.78%。     

利用在线内阻测试方法捕捉蓄电池组中的异常个体

根据蓄电池劣化程度SoH的定义,分析了深度放电测量方法的约束性,探讨了交流法在线内阻测试方法的可行性,阐述了内阻与SoH之间的关系,提出利用交流法在线测试蓄电池内阻技术,及时捕捉蓄电池组中工作异常的单体电池,进行个别处理和更换,消除后备电源系统的工作隐患。     

超级电容的原理及应用研究

超级电容作为一种新型储能元件填补了传统的静电电容器和化学电源之间的空白。本文介绍了超级电容的原理、特性、优缺点,分析了超级电容在复合电动汽车中的工作原理,概述了超级电容在国内外各领域的应用研究。     

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。     

RLS算法在碳基超级电容器参数辨识中的应用

为改善传统碳基超级电容器模型不能同时兼顾简易性和精确性的缺点,提出一种解决碳基超级电容器模型参数辨识问题的新方法.构建一种能充分描述超级电容工作特性的参数辨识电路模型,采用带遗忘因子的最小二乘法(RLS)对电路参数进行辨识,并通过恒流充电实验方法及仿真研究对充电过程的电压和电流进行测量和比较.研究结果表明:该电路模型能克服传统最小二乘法易出现数据饱和的缺点,得到更为精确的模型辨识参数.     

采用非线性最小二乘法的超级电容等效电路模型参数辨识

针对电动汽车混合储能系统中超级电容在传统模型参数辨识中误差较大、不利于估计其工作状态和进行系统能量管理的问题,提出了一种采用非线性最小二乘法的等效电路模型参数辨识方法。为了精确表征超级电容内部电荷再分配过程及其端电压特性,减小模型误差,该方法首先在超级电容三分支等效电路模型的基础上,分析超级电容充、放电过程中内部的电荷再分配过程;然后,利用粒子群算法分段辨识得到模型参数初值;最后,在所得模型参数初值的基础上采用基于信赖域的非线性最小二乘法对模型参数进行优化。采用超级电容进行多组恒流充、放电实验,结果表明,在不同充、放电条件下,模型计算的端电压与对应实验测试端电压的平均绝对百分误差均在0.5%以内,由此验证了基于非线性最小二乘法参数辨识的有效性和准确性。     

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。     

基于超级电容的太阳能楼道照明系统的设计

设计了一种太阳能楼道照明系统,采用了绿色光源LED、绿色储能元件超级电容、红外线探测器和光探测器,以市电作为备用电源.以六层楼为例,分别对照明光源、探测器、太阳能电池板的最佳倾角、太阳能电池的容量、超级电容的容量和系统控制器进行了设计,并列出了选用器件的数量及参数.最后,分析了系统的经济效益.     

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。     

基于模糊物元分析的变桨系统状态评估方法

针对现有风电机组状态评估方法实时可靠性差和过多人为因素影响的问题,提出了模糊物元分析评估方法,以实现对机组状态的准确评估.选择故障率较高的变桨系统为研究对象,分两步构建了变桨系统状态评估模型:1)分别以3σ准则和四分位分析法对变桨参数分类处理,避免对参数分布的主观评判;用ANFIS算法对数据进行训练来减小极端值影响,获得多特征参数故障检测结果.2)基于模糊物元分析理论,将上一步多特征参数检测结果作为模糊量值代入物元评估模型中,实现了检测结果模糊值与等级评价指标的统一.应用该方法对风电机组实际运行状态进行了测试,结果表明:与传统二元决策方法相比,能够明显反映变桨系统的运行状态,具有更好的评估效果.从定性角度对比分析,该方法较模糊综合评判方法、传统物元分析方法在变桨系统状态评估方面更有优势.     

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.     

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.     

城轨交通超级电容储能系统变增益控制方法研究

在城轨交通中使用超级电容储存列车再生制动能量可实现良好的节能和稳压效果.本文分析了牵引供电系统、列车、双向DC/DC变换器和超级电容的特性,由此建立了超级电容储能系统模型,并根据所建立的模型探讨了牵引网电压和占空比对系统动态性能的影响.分析表明,牵引网电压和储能系统占空比分别影响了储能系统的内环和外环动态性能.提出了储能系统内环和外环变增益控制策略,消除了上述两变量对系统动态性能的影响.仿真和实验结果验证了所提出的控制策略的有效性.     

HEV超级电容自适应模糊神经网络建模研究

为了克服超级电容一般建模方法精度不高的缺点,本文将ANFIS方法引入到超级电容的建模研究中,基于轻度混合电动汽车的试验数据,建立了以温度、电流、电压为参量的超级电容ANFIS模型.经过时域和频域测试,结果表明,超级电容模型输出精度高、适应能力强,证明该建模方法精确有效.     

锂离子电池界面电容充放电深度的计算与分析

采用理论计算并结合实验验证的方法讨论脉冲电流法提取锂离子电池(LIB)电路模型参数中静置时间的影响.首先,给出双脉冲激励下LIB二阶电路模型全响应解析解,并计算界面电容瞬态电压随时间演化规律;然后,定义界面电容充放电深度,给出计算公式,分析静置时间长短对界面电容充放电深度影响.最后,采用Solartron1470E-1455电化学工作站对15AH-NCM LIB进行充放电测试和电化学阻抗谱测试,实验结果验证了数值计算的正确性.     

超级电容直流电源的研究

针对目前小型电器电源充电缓慢的问题,提出了将超级电容直接作为小型电器的直流电源,以实现大电流快速充电和稳定放电的良好性能。在未来作为便携式电器设备的直流电源,具有很好的发展前景。通过对超级电容的结构原理进行分析,验证了其作为电源的可行性。对Boost电路进行了理论分析,选用Boost电路作为超级电容供电电路中DC/DC控制部分的拓扑结构,选用PID控制器对主电路进行了控制。最后,在Matlab/Simulink环境下搭建了仿真模型并与实际测试电路的试验数据进行了对比,验证了控制策略的可行性和高效性。