基于混合模型预测控制的双有源桥—超级电容储能系统能量管理研究

发布时间：2023-04-11 01:40

　　超级电容器因其功率密度高、寿命长、动态响应速度快等优点而被广泛应用于要求快速响应的储能系统中。双有源桥(Dual Active Bridge,DAB)变换器,可以在较宽电压范围内实现软开关工作,并可利用变压器匝比获得高增益输出,具有功率密度高、效率高、结构对称、能量双向传输等优点,适合应用于含超级电容的储能系统。然而,若超级电容与DAB变换器动态特性不匹配,则超级电容动态响应速度快的优点将无法发挥出来。针对此问题,本课题提出一种混合模型预测控制策略对双有源桥-超级电容(Dual Active Bridge-Supercapacitor,DAB-SC)储能系统进行控制,通过该策略来提升系统整体的响应速度。首先,通过对超级电容、双有源桥及其控制方法进行分析,阐明了DAB-SC储能系统中DAB变换器快速动态响应的重要性。基于DAB-SC储能系统结构,对系统工作原理进行了分析。根据超级电容的工作原理以及常用超级电容等效电路模型的特点,建立了适合于本课题的超级电容等效模型,并提出了系统的能量管理策略。其次,基于单相移控制方法,详细分析了DAB变换器的工作原理。根据DAB变换器工作原理得到变换器不...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 课题研究现状
        1.2.1 超级电容研究现状
        1.2.2 双向DC/DC变换器研究现状
        1.2.3 DAB-SC储能系统响应速度提升研究现状
    1.3 本文主要研究内容
    1.4 本章小结
第2章 DAB-SC储能系统结构及能量管理策略
    2.1 系统拓扑结构及分析
        2.1.1 系统工作原理
        2.1.2 超级电容特性及建模
    2.2 系统能量管理策略
    2.3 本章小结
第3章 双有源桥工作原理及建模
    3.1 双有源桥中开关管的基本控制方法
    3.2 双有源桥的工作原理分析
    3.3 基于双有源桥开关状态的系统状态空间模型
    3.4 本章小结
第4章 基于混合模型预测控制的能量管理方法
    4.1 响应速度对系统能量管理的影响及控制方法分析
    4.2 混合模型预测控制
        4.2.1 MPC基本原理
        4.2.2 混合预测模型
        4.2.3 参考轨迹
        4.2.4 目标函数
    4.3 本章小结
第5章 仿真及实验验证
    5.1 仿真分析
        5.1.1 超级电容正常工作电压范围内放电
        5.1.2 超级电容正常工作电压范围内充电
        5.1.3 超级电容电压接近下限区域放电
        5.1.4 超级电容电压接近上限区域充电
    5.2 实验验证
        5.2.1 变压器参数
        5.2.2 电感设计
        5.2.3 其他参数设置
        5.2.4 系统实验及结果分析
    5.3 本章小结
第6章 全文总结与研究展望
    6.1 全文总结
    6.2 不足与展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间科研成果



本文编号：3789093