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.     

科技博览

<正>首台储能式电力牵引轻轨车辆下线8月10日,全球首台采用超级电容储存电能为主动力能源的"储能式电力牵引轻轨车辆"原型车在湖南株洲下线。该型储能式电力牵引轻轨车辆利用乘客上下车的时间,在站台30秒内快速完成充电,一次充电能连续行驶2公里。车辆每次减速制停的能量,可转换成电被超级电容储存起来持续循环利用。储能式电力牵引轻轨交通系统,由储能式电力     

混合动力汽车再生制动能量回收技术研究

混合动力汽车的频繁制动会产生大量的电能,为了有效吸收汽车再生制动产生的能量,提出了一种超级电容储能与蓄电池相结合的吸收方案,超级电容储能可以高效回收制动产生的能量,蓄电池的辅助吸收可以降低超级电容器容量的限制,有效稳定直流电压.     

考虑站场实时排班可行性的纯电动公交调度

近年来,中国纯电动公交车占比逐年提高,2019年已超过46.8％,北上广深等多个城市已实现100％.通过深入分析纯电动公交车行驶过程中的耗能组成,由此建立电能能耗成本函数;构建同时考虑乘客出行与公交企业运营成本的纯电动公交车调度排班模型;将公交场站车辆数作为约束条件引入模型,真实反映实际车辆运行情况;为严格做好疫情防控,将车辆满载率纳入模型约束以保证乘客安全距离;通过分析发现该模型属于NP-hard问题,提出利用遗传算法对其进行求解.利用广州市105路公交线路的运行和OD需求数据进行仿真验证,表明该模型和算法具有一定的有效性.     

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％.     

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。     

基于超级电容的罐笼能量回馈系统方案研究

矿井罐笼作为矿井提升机系统的重要组成部分起着输送的作用,但由于工作环境的特殊性,外界很难向其内部输送电力,进而无法实现信息交互、照明、报警等基本功能,存在很大的安全隐患。针对这种情况,在充分了解罐笼运行特性及机械结构的基础上,提出了一种以超级电容为储能单元的矿井罐笼自发电与能量回馈系统。整个系统包含交流发电、整流、直流侧稳压、DC/DC变换、储能等单元。为验证系统方案的可行性,在Matlab/Simulink仿真环境下搭建各单元仿真模型进行验证,并对仿真结果进行分析。结果表明,储能单元的加入为矿井罐笼系统功率平衡提供了有力支撑,基于超级电容的罐笼能量回收系统在很大程度够解决罐笼供给电能的问题。     

基于改进自抗扰控制的微电网混合储能控制策略

储能系统在微电网保证电力系统运行稳定运行中起到了关键的作用.因可再生能源发电具有许多不确定因素,从而引发的随机性以及波动性对微电网并网运行产生恶劣的影响.针对以上问题,为提高微电网并网的电能质量,减小直流(direct current,DC)母线电压的波动和冲击,提出一种由超级电容与蓄电池组成的改进自抗扰控制(acti...     

混合储能系统功率自主分频控制方法

针对分布式电源出力间歇性与负载多变性的问题,储能成为直流微电网电压支撑与改善电能质量的重要途径.为了充分利用混合储能系统的优势,实现功率的合理分配,提出了一种适用于混合储能系统的功率自主分频控制方法,该方法通过在各储能单元下垂控制环中引入虚拟阻感或虚拟电容,重塑各变换器的等效输出阻抗值,从而实现了超级电容和蓄电池的优势互补.在负荷突变时,超级电容能快速吸收系统功率波动的高频部分,提高系统的动态响应;蓄电池则主要用来平衡系统功率波动的低频部分,延长蓄电池的使用寿命,从而保证系统稳定可靠运行.仿真验证了所提方法的正确性.     

BFC6100-EV电动大客车动力传动系统参数设计

为提高纯电动大客车的加速性能和续驶里程,采取电池和超级电容混合驱动.根据动力传动系统参数设计原则,对电池和超级电容选型提出了一种新的设计方法,得出了电池组容量与整车加速性能和续驶里程的关系,以及根据超级电容放电时间进行特征参数设计的步骤.通过对BFC6100-EV纯电动大客车匹配计算及实验结果表明,整车0～60 km/h加速时间缩短了9 s,续驶里程达到306 km,验证了设计方法的正确性和可行性.     

并联式混合动力城市公交车动力系统参数匹配

针对一种并联式混合动力城市公交车的动力系统进行参数匹配和设计.该混合动力公交车的能量存储系统采用超级电容和镍氢动力蓄电池的双能量存储器,变速器采用机械式自动变速器(AMT),电动机和发动机之间的耦合系统采用单向超越离合器以及耦合箱.这种耦合系统不用电动化的附件,可有效降低生产成本.计算机仿真和实车试验结果表明,混合动力公交车的动力性与原型车相当,经济性与原型车相比提高20%以上,排放达到欧Ⅲ排放标准.达到了预期开发设计的目标.     

用于电动汽车的磁集成结构DC/DC变换器

基于传统储能设备的功率密度以及转换效率低,在很大程度限制了电动汽车的操控性和续航性能,提出一种磁集成结构的DC/DC变换器应用于电动汽车的混合储能系统。研究结果表明:加入二阶贝塞尔低通滤波器,配合磁集成结构本身的滤波性能,结合混合储能系统的优越性可以显著提高电动汽车的工作效率和稳定性;磁集成技术可以减小变换器整体体积和降低变换器磁芯损耗。蓄电池与超级电容构成的混合储能系统具有高容量储能、快速响应、回收制动能量的特点;该混合储能系统能够优化电能质量,提高电动汽车的续航时间和加速时所需能量,在传统的驾驶周期内具有良好的性能。     

微电网超级电容器混合储能系统控制策略

光伏微电网有离网与并网2种工作模式.在离网模式下由于负荷及可再生能源的功率变化使得直流母线电压产生波动,在并网模式下会因输入功率变动以及非线性负载产生的低次谐波等使并网电流脉动较大,影响电能质量.本文利用超级电容器和蓄电池组2种储能组件构成微电网混合储能方案,使微电网在离网运行时利用超级电容器的快速响应来补偿瞬态功率,...     

叉车混合动力驱动和能量回收系统研究

针对传统内燃叉车油耗大、效率低、排放污染严重、电动叉车电池续航能力差、能量回收效率低等问题,提出了一种油-电混合式叉车混合动力驱动和能量回收系统结构,以实现叉车系统节能的目的。为分析该系统的节油性能以及能量回收效率,以某型3吨叉车为研究对象,对发动机、电机、超级电容进行参数设计,在AMEsim中建立仿真模型,并对仿真模型进行试验验证,验证结果表明仿真模型误差在10％之内,系统方案具有20.8％的节能效果,超级电容可有效回收叉车货叉下降时的势能和制动动能。并通过进一步分析电机回收力矩对回收效率的影响,为系统的控制策略优化提供依据。     

液压挖掘机混合动力系统节能特性及试验研究

针对目前液压挖掘机能量利用率低、油耗高的问题,分析挖掘机在典型作业工况下的能量损耗,确定混合动力系统进行节能研究的重要方向.根据混合动力挖掘机的特点,提出基于超级电容与电机的并联式油电混合动力系统方案,以山河智能公司20吨级液压挖掘机为平台建立系统仿真模型,对系统动力耦合特性、控制策略及超级电容SOC等因素给混合动力挖掘机节能效果带来的影响进行理论计算和仿真分析,并对系统关键参数进行了优化匹配.搭建液压挖掘机混合动力系统试验平台,对系统的节能效果进行试验验证.研究结果表明,采用油电并联混合动力系统,并选择合适的动力耦合参数、瞬时优化控制策略及超级电容SOC补偿参数有利于提高液压挖掘机的节能指标,节能效率可改善20%以上.     

低速电动汽车混合能源存储系统效率分析

利用超级电容的高功率密度特性和磷酸铁锂电池的高能量密度特性,设计了低速电动车主动并联混合储能系统方案.采用实验方法分析磷酸铁锂电池的效率,并通过理论公式分析了双向直流功率变换器的效率.探讨了将超级电容和磷酸铁锂电池结合使用,结果发现,采用双向直流变换器的混合能量存储系统能提高效率.通过实验验证,双向直流变换器的实际效率为90.5%,接近理论公式计算得到的效率91.6%.     

基于超级电容的交直交牵引供电系统及控制策略

针对传统电气化铁路中无功、谐波、负序等电能质量问题和电分相问题,并考虑牵引负荷的冲击性,提出一种由多端口交直交(AC/DC/AC)变流器、牵引变压器及超级电容储能构成的牵引供电系统及控制策略.牵引变压器的二次侧分别通过两个整流端口与变流器中的单相整流器相连,将整流器的直流母线并联引出,变流器的逆变端口连接在牵引网上;超...     

电动公交车充换电站运营体系的动态建模

基于城市建设、充换电站规模、物流系统等多种元素,构建了适用性广泛的电动公交车充换电体系模型.根据公交车的运行特点,实现对电动公交车电池自动更换系统的模拟,建立了电动公交车充换电站的工作模型.针对换电站的电池实时需求,模拟了电池物流系统数据,进而模拟集中充电站的电池充电负荷曲线,分析集中充电站的充电行为和控制措施对电网负荷的影响.算例表明,该模型能够很好地反映一定区域内电动公交车充换电站的承载能力和运营效果,以及对电网负荷的影响.     

应用于超级电容储能的开关准Z源双向DC/DC变换器研究

为了解决超级电容储能系统中超级电容升降压变换比较低以及输出电压波动较大的问题,同时在升压时提高充电速度,本文提出一种新颖的开关准Z源双向DC/DC变换器.该变换器添加了2个开关电容,升压过程中电压增益提升1/4,降压过程中降压系数减小1/5,并使开关管的电压应力降低1/5.论述了超级电容升压放电模式以及充电降压模式的工...     

用超级电容储能的电动车再生制动力控制

目前电动车实用化的最大障碍是续驶里程短,而缓解此障碍的方法之一是采用再生制动.针对以超级电容为储能装置的电动车,为满足其制动性能要求,通过分析再生制动系统的工作原理,应用换路原理建立了其再生制动系统模型.基于DC/DC变换器状态空间平均的建模理论,利用超级电容端电压和电动机转速估计电动车再生制动过程中电动机的制动电流,提出了保持车辆电制动减速度平稳的能量回收控制策略.搭建了再生制动试验台进行试验,验证了系统结构的可行性和控制策略的有效性.结果表明:所采用的控制策略能将制动电流控制在目标值附近并且比较稳定,再生制动系统能量回收率高;再生制动能量回收控制策略试验与仿真结果一致,能够满足工程应用要求.