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超级电容充电三电平双输出直流变换器设计

高电压技术 2020年第9期46卷 3268-3274页

作者：王海超范学鑫杨国润王瑞田张新生罗毅飞海军工程大学舰船综合电力技术国防科技重点实验室武汉430033

针对电磁发射系统超级电容储能需求,设计了一种适用于中压直流输入的三电平双输出直流变换器。分析了变换器的拓扑结构,设计了移相脉宽调制方式,计算了主要元件的参数取值,建立了变换器小信号模型。针对两相超级电容电压不均问题,提出... 详细信息

针对电磁发射系统超级电容储能需求,设计了一种适用于中压直流输入的三电平双输出直流变换器。分析了变换器的拓扑结构,设计了移相脉宽调制方式,计算了主要元件的参数取值,建立了变换器小信号模型。针对两相超级电容电压不均问题,提出了最大输出电流反馈恒流控制策略,并进行了仿真验证和硬件在回路实验验证。在此基础上,按照设计参数制造了一台实验样机,实验结果验证了最大输出电流反馈恒流控制策略的有效性。

关键词：电磁发射超级电容三电平双输出直流变换器恒流控制最大输出电流反馈

超级电容充放电系统的主电路设计与控制器参数整定

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电力科学与技术学报 2023年第5期38卷 262-268页

作者：罗华伟郑云龙周亮秦正斌许珊徐志强冷照进唐欣湖南经研电力设计有限公司湖南长沙410004 长沙理工大学电气与信息工程学院湖南长沙410114

超级电容虽具有充放电速度快、功率密度高等特点,但其充放电系统存在易受变流器固有非线性特性以及充放电电压扰动影响等问题。为了解决此类问题,构建了含双向DC-DC变流器的超级电容充放电系统主电路,通过满足电流连续性以及控制直流母... 详细信息

超级电容虽具有充放电速度快、功率密度高等特点,但其充放电系统存在易受变流器固有非线性特性以及充放电电压扰动影响等问题。为了解决此类问题,构建了含双向DC-DC变流器的超级电容充放电系统主电路,通过满足电流连续性以及控制直流母线电压波动在允许范围内等条件,设计了主电路中的续流电感值和稳压电容值;为增强充放电系统的鲁棒性,采用了定电流控制策略,并完成了恒流方式下PI控制器参数整定。仿真结果表明,在充放电电压扰动作用下,超级电容充放电系统能够使电感电流稳定输出,且纹波较小,具有较强的鲁棒性。

关键词：超级电容充放电控制主电路定电流控制策略

超级电容动态参数等效电路模型及实时辨识方法

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南京信息工程大学学报:自然科学版 2023年第5期15卷 612-620页

作者：高全成王帅周国威王斌李丽霞国网冀北电力有限公司张家口供电公司张家口075000 西安交通大学机械工程学院西安710049 西安建筑科技大学机电工程学院西安710055

针对超级电容传统静态参数等效电路模型不能有效反映其动态工作特性问题,提出一种包含动态充放电内阻和电容参数的二阶梯形等效电路模型,利用递推最小二乘法对二阶梯形等效电路模型参数进行初步离线辨识.进一步,考虑超级电容参数的动态... 详细信息

针对超级电容传统静态参数等效电路模型不能有效反映其动态工作特性问题,提出一种包含动态充放电内阻和电容参数的二阶梯形等效电路模型,利用递推最小二乘法对二阶梯形等效电路模型参数进行初步离线辨识.进一步,考虑超级电容参数的动态变化,将离线辨识模型参数作为初值,引入带遗忘因子的递推最小二乘法对动态参数进行实时辨识.搭建超级电容仿真模型和实验测试平台,通过仿真和实验结果对比验证动态参数二阶梯形等效电路模型和实时辨识方法的有效性和准确性.结果表明:动态参数二阶梯形等效电路模型可以有效反映超级电容的动态充放电工作特性,与传统静态参数的三分支等效电路模型和二阶梯形等效电路模型相比,模型的精度分别提高2.08和3.56个百分点.

关键词：超级电容等效电路模型动态参数实时辨识递推最小二乘法

超级电容作为核电厂应急柴油发电机组启动期间后备电源的可行性研究

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核科学与工程 2022年第1期42卷 175-179页

作者：王晋中国核电工程有限公司北京100840

核电厂应急柴油发电机组随着容量的不断增大,已越来越难以满足应急工况下10 s内快速启动的要求。超级电容作为一项新兴的储能技术,具有传统储能技术不可比拟的短时间内快速放电能力。本文提出了将超级电容作为核电厂应急柴油发电机组启... 详细信息

核电厂应急柴油发电机组随着容量的不断增大,已越来越难以满足应急工况下10 s内快速启动的要求。超级电容作为一项新兴的储能技术,具有传统储能技术不可比拟的短时间内快速放电能力。本文提出了将超级电容作为核电厂应急柴油发电机组启动期间后备中压电源的设计方案,以延缓应急工况下对于应急柴油发电机组快速启动的时间要求,有效提高应急柴油发电机组启动的可靠性。本文从超级电容的容量核算、系统规模、设备布置和经济性方面探讨了该方案的可行性。

关键词：超级电容核电厂应急柴油发电机组应急快速启动后备电源

不对称故障下两级式光伏并网系统低电压穿越控制

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电网技术 2023年第1期47卷 91-99页

作者：王诗雯刘飞刘沁怡庄一展黄艳辉查晓明武汉大学电气与自动化学院湖北省武汉市430072

并网逆变器在传统低电压穿越控制中存在有功功率指令不明确,易受直流电压外环控制参数影响的问题。此外两级式光伏并网系统中前级DC-DC变换器根据直流母线电压波动情况被动调整光伏输出功率,导致光伏侧动态响应速度较慢。提出了一种结... 详细信息

并网逆变器在传统低电压穿越控制中存在有功功率指令不明确,易受直流电压外环控制参数影响的问题。此外两级式光伏并网系统中前级DC-DC变换器根据直流母线电压波动情况被动调整光伏输出功率,导致光伏侧动态响应速度较慢。提出了一种结合超级电容的两级式光伏并网系统不对称故障低电压穿越控制策略,该策略重点关注低电压穿越期间光伏侧的输出特性,可根据逆变器的输出能力计算其可输出的最大有功功率,利用直流母线两端的超级电容变换器稳定母线电压,光伏升压变换器用于控制光伏功率出力以快速与逆变器有功功率出力匹配。仿真结果表明,在不对称故障下,所提方法可在稳定直流母线电压的同时,实现光伏侧输出功率的快速调节。

关键词：两级式光伏并网系统不对称故障低电压穿越超级电容有功指令共享

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新能源船舶复合储能技术发展现状与展望

哈尔滨工程大学学报 2023年第9期44卷 1453-1464页

作者：冯龙祥汤旭晶袁成清唐金锐殷华兵孙玉伟武汉理工大学船海与能源动力工程学院湖北武汉430063 武汉理工大学交通与物流工程学院湖北武汉430063 广东省内河港航产业研究有限公司广东韶关512000 武汉理工大学自动化学院湖北武汉430063 中远海运特种运输股份有限公司广东广州510623

针对航运业的污染物排放问题,明确复合储能技术的研究现状及趋势,本文从储能技术特点与实船应用方面开展分析,阐述复合储能在拓扑架构、能量管理与容量优化配置3个层面的优缺点。认为改进型半主动式拓扑架构能均衡复合储能多性能指标,... 详细信息

针对航运业的污染物排放问题,明确复合储能技术的研究现状及趋势,本文从储能技术特点与实船应用方面开展分析,阐述复合储能在拓扑架构、能量管理与容量优化配置3个层面的优缺点。认为改进型半主动式拓扑架构能均衡复合储能多性能指标,能量管理策略将向着多目标优化控制与多策略协同工作的方向发展,容量优化配置以多目标联合优化为重要发展趋势。

关键词：新能源船舶复合储能储能技术锂电池超级电容拓扑架构能量管理容量优化配置

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光伏高占比系统中储能辅助调频控制策略研究

太阳能学报 2023年第8期44卷 282-291页

作者：李铁成闫鹏胡雪凯梁白雪曾四鸣杨少波国网河北省电力有限公司电力科学研究院石家庄050020 华北电力大学河北省分布式储能与微网重点实验室保定071003

该文采用超级电容储能辅助光伏机组进行调频,提出一种适用于功率波动、故障扰动引起频率变化场景的储能调频控制策略。该策略在频率处于调频死区或光伏机组处于故障阶段下,光伏机组不参与系统调频;频率偏移量超过调频死区或故障清除后... 详细信息

该文采用超级电容储能辅助光伏机组进行调频,提出一种适用于功率波动、故障扰动引起频率变化场景的储能调频控制策略。该策略在频率处于调频死区或光伏机组处于故障阶段下,光伏机组不参与系统调频;频率偏移量超过调频死区或故障清除后的恢复阶段,储能系统辅助光伏机组向电网提供一次调频功率或惯量支撑功率。经验证,该策略全面增强高占比光伏系统频率稳定性。

关键词：储能装置低电压穿越频率调节光伏机组超级电容

储能型静止无功发生装置及其自同步电压源控制

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高电压技术 2023年第1期49卷 61-71页

作者：张家玮张琛史先强张宇黄磊蔡旭上海交通大学电子信息与电气工程学院电气工程系上海200240 上海交通大学电力传输与功率变换控制教育部重点实验室上海200240 思源电气股份有限公司上海201108

针对构建新型电力系统对新能源场站惯量和电压支撑性的迫切需求,提出了一种面向高压大容量场景,且具有自主惯量响应和主动电压支撑能力的储能型静止无功发生装置(energy-storage-typestatic-var-generator,ESVG),以提升新能源场站的友... 详细信息

针对构建新型电力系统对新能源场站惯量和电压支撑性的迫切需求,提出了一种面向高压大容量场景,且具有自主惯量响应和主动电压支撑能力的储能型静止无功发生装置(energy-storage-typestatic-var-generator,ESVG),以提升新能源场站的友好并网运行能力。通过在风电场常规高压直挂式静止无功补偿装置(staticvar generator, SVG)上集成超级电容储能元件,使SVG具备有功和无功4象限运行的能力;针对该电路拓扑,进一步提出一种基于内电势下垂+环形限流的自同步电压源控制方法,不仅实现了对电网频率和电压的自主、快速支撑,而且可以维持装备在限流控制期间的电压源特性,较全面地逼近了同步机特性。基于提出的控制方法,给出了面向电网频率和电压响应需求的控制参数整定方法。最后,在Matlab/Simulink仿真平台上搭建了ESVG并网系统电磁暂态仿真模型,仿真结果表明:ESVG能够在电网频率或电压波动时主动输出有功功率/无功功率,并能减少因电网有功负荷突然增加引起的频率变化,体现出较好的自主惯量响应和电压支撑能力。

关键词：链式电路 SVG 电压源控制惯量响应电压支撑超级电容

车载混合储能系统Symlets小波变换能量管理方法

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电力系统保护与控制 2022年第6期50卷 74-81页

作者：申永鹏孙嵩楠刘东奇孙建彬赵俊郑州轻工业大学电气信息工程学院河南郑州450002 长沙理工大学电气与信息工程学院湖南长沙410114

针对电动汽车锂离子动力电池承受高频功率需求造成其循环寿命衰减的问题进行了重点研究。首先,分析了由锂离子动力电池、超级电容和多端口双向DC/DC变换器构成的混合储能系统工作特性,揭示了工况周期t_(max)、负载电流调节频率f_(adj) ... 详细信息

针对电动汽车锂离子动力电池承受高频功率需求造成其循环寿命衰减的问题进行了重点研究。首先,分析了由锂离子动力电池、超级电容和多端口双向DC/DC变换器构成的混合储能系统工作特性,揭示了工况周期t_(max)、负载电流调节频率f_(adj) 与小波分解阶数θ的关系。进而提出了车载混合储能系统Symlets小波变换能量管理方法,实现了功率需求高频暂态分量和稳态分量在功率型储能装置和能量型储能装置之间的功率分流。最后,通过实验验证了高速公路经济性测试(Highway Fuel Economy Test,HWFET)工况下的分流效果。实验结果表明,所提出的Symlets小波变换能量管理方法可降低锂离子动力电池所承受的高频功率需求,且系统输出电压的峰值波动比Haar小波低51.8%。

关键词：电动汽车混合储能系统锂离子动力电池超级电容 Symlets小波变换