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基于效率最优的混合动力耦合系统功率分配控制策略研究

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基于效率最优的混合动力耦合系统功率分配控制策略研究

作者：任萍重庆理工大学

学位级别：硕士

随着环境污染和能源危机的问题日趋严重,新能源车辆技术应运而生,混合动力汽车具有动力性好、续驶里程长及排放低等显著优势。采用行星齿轮机构的动力耦合系统混合动力汽车具有丰富的工作模式,能够适应复杂多变的工况;在车辆运行中,能... 详细信息

随着环境污染和能源危机的问题日趋严重,新能源车辆技术应运而生,混合动力汽车具有动力性好、续驶里程长及排放低等显著优势。采用行星齿轮机构的动力耦合系统混合动力汽车具有丰富的工作模式,能够适应复杂多变的工况;在车辆运行中,能够实现发动机与车轮处转速和转矩的双重解耦。由于双行星排式混合动力汽车有多个动力源耦合输入,在传动系统控制研究方面,需综合考虑发动机和电机等部件效率特性与动力耦合机构的工作特性,从而提升整车经济性。本文以一款双行星排式混合动力耦合系统的城市公交客车为研究对象,从系统构型分析、动力系统主要部件建模分析、整车模型和功率分配控制策略搭建到联合仿真验证展开研究。（1）介绍混合动力耦合系统的构型,对混合动力客车动力系统各动力元件进行分析与建模,包括对发动机、电机MG1及电机MG2的转速转矩特性分析,建立动力电池的数学模型。在此基础上,在AVL/CRUISE仿真平台中搭建整车前向仿真模型,为整车功率分配控制策略的研究提供基础。（2）对搭载行星齿轮机构的混合动力耦合系统的构型进行特性分析与研究。运用杠杆法理论建立动力耦合机构的动态和静态数学模型,得到电机与发动机理想转矩、功率分配的数学关系;并基于系统传动效率与电功率比,分析功率循环现象。在此基础上,在MATLAB/Simulink中设计基于传动效率最优的机械点功率分配控制策略,并与AVL/CRUISE中搭建的整车模型进行联合仿真。结果表明,机械点功率分配控制策略能够保证系统传动效率高,整车等效油耗为21.54L/100km。（3）针对基于传动效率最优的机械点功率分配控制策略中发动机工作点分布在低效率区域的问题,设计模糊控制器对发动机工作点进行优化控制。当车辆运行在混合驱动模式,以油门踏板开度、动力电池SOC为输入,发动机的输出需求功率为输出,设计模糊控制器。联合仿真结果表明,基于模糊优化控制的发动机工作点得到有效改善,整车等效油耗为19.768L/100km,经济性提升了8.23%。（4）引入智能算法对模糊控制器进一步优化。采用基于模拟退火的粒子群优化算法,以整车燃油消耗最少为优化函数,对模糊控制器的隶属度函数和模糊控制规则进行优化。优化结果表明,相对于机械点控制策略,整车经济性提升了13.85%。（5）对整车功率分配控制策略进行硬件在环验证。搭建硬件在环测试系统,在CCBC循环工况下完成本文功率分配控制策略的硬件在环测试。结果表明本文提出的功率分配控制策略的可行性与有效性。

关键词：混合动力耦合系统系统传动效率功率分配控制策略燃油经济性

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载人月面巡视器混合电源系统设计

载人航天 2019年第1期25卷 42-49,97页

作者：曹哲张雪怡空间智能机器人系统技术与应用北京市重点实验室北京100094 北京空间飞行器总体设计部北京100094 首都医科大学生物医学工程学院北京100069

针对载人月面巡视器电源负载能力受限问题,提出了基于太阳电池阵、蓄电池和超级电容器组成的混合电源技术。通过对现有的空间混合电源系统进行分析,确定了包含直流变换器的共太阳电池阵单母线结构的混合电源系统方案;建立了混合电源关... 详细信息

针对载人月面巡视器电源负载能力受限问题,提出了基于太阳电池阵、蓄电池和超级电容器组成的混合电源技术。通过对现有的空间混合电源系统进行分析,确定了包含直流变换器的共太阳电池阵单母线结构的混合电源系统方案;建立了混合电源关键模块仿真模型,提出了功率分配控制策略,并对巡视器在大功率负载情况下的混合电源状态进行仿真,结果表明混合电源可按照功率分配控制策略调节蓄电池与超级电容器的充放电,达到了预期要求。

关键词：月面巡视器超级电容器混合电源功率分配控制策略

应用于直流微电网的分布式超级电容储能系统控制策略研究

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应用于直流微电网的分布式超级电容储能系统控制策略研究

作者：高敏山东大学

学位级别：硕士

当前,节能减排、绿色能源、可持续发展成为全世界关注的焦点。“十三五”期间,我国将加快推进“互联网+”智能电网建设,全面提升电力系统的智能化水平。微电网作为智能电网的关键核心,主要分为交流微电网和直流微电网,后者具有线路损耗... 详细信息

当前,节能减排、绿色能源、可持续发展成为全世界关注的焦点。“十三五”期间,我国将加快推进“互联网+”智能电网建设,全面提升电力系统的智能化水平。微电网作为智能电网的关键核心,主要分为交流微电网和直流微电网,后者具有线路损耗小、转换效率高、控制简单等优势,近年来成为研究热点。储能系统作为直流微电网不可或缺的一部分,能够有效克服可再生能源发电的波动性和间歇性,改善电能质量,是其长期稳定运行的关键。超级电容储能系统因具有充放电速度快、功率密度高等优点,在直流微电网中具有独特的优势。尤其是在系统功率变化频繁且对瞬时功率恢复速度要求较高的场合,超级电容能够提供瞬时功率补偿,保证敏感负荷以及整个直流微电网的稳定运行,增强系统接纳负荷能力以及快速恢复能力。然而,当直流微电网中含有两台及以上超级电容时,如果照搬单台超级电容的控制策略,可能会产生电流振荡的问题,影响系统稳定运行。因此,本文以应用于直流微电网的分布式超级电容储能系统为研究对象,对超级电容并联输出电流振荡问题进行了分析,提出了一种超级电容协调控制策略。此外,为分析含分布式超级电容储能系统的直流微电网稳定性,建立了系统小信号模型并进行稳定性分析。主要工作如下:首先,介绍了直流微电网以及储能技术的相关研究现状,针对直流微电网发展特点,总结了超级电容储能系统在直流微电网中的关键作用,对其现有的控制策略进行了分析,主要介绍了集中式主从控制策略和分散控制策略两大类型的控制策略,详细分析了每种控制策略的优势以及存在的问题,为本文的研究工作奠定基础。其次,分析了超级电容并联储能系统的等效电路模型,针对超级电容并联输出电流振荡问题,提出了一种基于低带宽通信的超级电容协调控制策略,解决了超级电容并联输出电流振荡问题,维持了系统的稳定性。同时还实现了功率按照超级电容SOC比例分配,从而保证各超级电容之间出力相均衡,避免了过充或欠压等极端情况,延长了超级电容的使用寿命。为了验证所提出的基于低带宽通信的协调控制策略的有效性,利用Matlab/Simulink搭建了系统仿真模型,仿真结果证明了所提控制算法的有效性。再次,为分析含分布式超级电容储能系统的直流微电网的稳定性,建立了整个直流微电网系统的小信号模型,根据Lyapunov间接法判断系统的稳定性。针对阻性负载和恒功率负载,分别建立了系统的小信号模型并对其稳定性进行了分析。此外,通过系统参数改变时特征值的变化趋势,分析系统的稳定性能,验证了所提控制策略具有较强的可靠性和鲁棒性。最后,采用RT-LAB实时仿真平台搭建了超级电容并联储能系统的实时仿真模型,对本文提出的基于低带宽通信的超级电容协调控制策略进行了仿真验证,实时仿真结果证明了所提控制策略的可行性和可靠性。

关键词：直流微电网超级电容储能系统功率分配控制策略稳定性

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微型纯电动汽车复合电源系统设计研究

微型纯电动汽车复合电源系统设计研究

作者：陆建康南京航空航天大学

学位级别：硕士

本文根据微型纯电动汽车对动力电源的要求，为克服单一动力电源在比功率和和比能量上的局限性，提出了蓄电池和超级电容器构成的复合电源系统。文中对复合电源系统进行了总体设计;并依据所选总体结构和整车性能参数，对复合电源系... 详细信息

本文根据微型纯电动汽车对动力电源的要求，为克服单一动力电源在比功率和和比能量上的局限性，提出了蓄电池和超级电容器构成的复合电源系统。文中对复合电源系统进行了总体设计;并依据所选总体结构和整车性能参数，对复合电源系统中的蓄电池和超级电容器进行了参数计算和匹配;并对复合电源系统中的双向DC/DC变换器进行结构选型和工作原理分析，按照复合电源系统的工作要求完成了双向DC/DC变换器中主要部件的参数计算;在对双向DC/DC变换器进行效率分析后，建立其MATLAB/SIMULINK仿真模型。文中在分析了目前复合电源系统中最常见的基于车速的功率分配控制策略、逻辑门限功率分配控制策略的优缺点的基础上，提出了一种综合上述控制策略各自优点的功率分配控制策略;最后，本文在MATLAB/SIMULINK中搭建了复合电源系统的仿真模型，并利用ADVISOR2004中的整车仿真模型，进行了基于整车平台的复合电源系统仿真。复合电源系统的仿真结果证明本文设计的复合电源系统和功率分配控制策略可以充分的发挥蓄电池和超级电容器各自的优点，可行、高效。

关键词：微型纯电动汽车复合电源蓄电池超级电容器双向DC/DC 功率分配控制策略仿真

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一种智能光伏储能系统的设计与研究

通信电源技术 2022年第9期39卷 18-20页

作者：周俊杰宜春职业技术学院江西宜春336000

能源短缺以及环境问题是制约城市发展的重要因素,太阳能作为一种潜在的可再生新能源,在未来的城市发展上有重大的意义。传统的光伏发电系统易被外界因素干扰,从而导致输出功率随机且十分不稳定,严重制约的光伏能源的发展。针对该问题提... 详细信息

能源短缺以及环境问题是制约城市发展的重要因素,太阳能作为一种潜在的可再生新能源,在未来的城市发展上有重大的意义。传统的光伏发电系统易被外界因素干扰,从而导致输出功率随机且十分不稳定,严重制约的光伏能源的发展。针对该问题提出了一种智能光伏能量存储系统方案,该方案基于超级电容和蓄电池的组合型能源存储系统以及粒子群智能控制算法,研究了一种功率分配控制策略,通过理论分析和MATLAB/Simulink验证,得出该光伏储能系统的输出电压稳定,不受外界因素的干扰,如负载功率以及光照强度变化等,在系统的能源部署上具有一定的参考价值。

关键词：能源存储光伏发电功率分配控制策略智能控制算法