智能化超级电容储能系统研究

发布时间：2017-08-04 17:27

  本文关键词：智能化超级电容储能系统研究

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【摘要】：近几十年来,能源问题逐渐成为大家关注且重视的话题。因此,各种开发新能源的项目如雨后春笋般涌现出来,对智能化超级电容储能系统(ISCESS)的研究就是其中的一个方面。随着社会经济的发展,绿色能源和生态环境得到了越来越多的关注。超级电容器储能逐渐受到人们的重视。目前应用比较广泛的储能器件是蓄电池。相对于蓄电池储能来说,超级电容器储能的优点是功率密度高、高温性能好、容量配置灵活等。因此,在一些功率峰值高的场合,超级电容器储能比蓄电池储能更有优势。目前,超级电容的单体容量已经可以达到万法拉级别,这是相当大的一个数字。虽然超级电容器有很大的功率密度,但也存在输出特性软的缺点。在超级电容放电过程中,其两端电压和电荷量成正比,所以,随着放电过程的进行,其两端电压也会迅速下降,这严重影响了供电质量。本文提出并验证了一种可以在超级电容输出的过程中保持其端电压稳定的模型。在该模型下,充电过程采用恒流充电,可以有效缩短充电时间。随着超级电容端电压的上升,当流经斩波器的功率达到额定功率时,改用恒功率充电,直到超级电容达到额定电压,这样可以保证有足够快的充电速度。放电过程中,随着超级电容端电压的下降,模型中的双向DC/DC变换器发挥作用,控制输出电压恒定。智能化超级电容储能系统(ISCESS)能够在现有条件下使充电速度达到最快,并且能够克服超级电容输出特性软的缺点。本文对智能化超级电容储能系统(ISCESS)的研究对于开展实际项目具有一定的参考价值。
【关键词】：智能化 超级电容 储能 双向DC/DC变换器
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM53
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 本课题的研究背景及意义9
• 1.2 储能技术的国内外发展状况9-12
• 1.2.1 抽水储能10
• 1.2.2 蓄电池储能10
• 1.2.3 飞轮储能10-11
• 1.2.4 超导磁储能11
• 1.2.5 压缩空气储能11
• 1.2.6 超级电容储能11-12
• 1.3 论文主要工作12-13
• 第2章 储能系统主要部分数学建模及参数设计13-29
• 2.1 超级电容器13-16
• 2.1.1 超级电容器的基本原理13
• 2.1.2 超级电容器的主要性能指标13-15
• 2.1.3 超级电容器的常见模型15-16
• 2.2 智能化超级电容储能系统数学模型和参数设计16-27
• 2.2.1 系统主电路拓扑结构的选定16-17
• 2.2.2 PWM整流环节数学模型17-21
• 2.2.3 PWM整流环节硬件参数设计21-23
• 2.2.4 双向DC/DC变换器数学模型23-26
• 2.2.5 双向DC/DC变换器电感参数设计26-27
• 2.3 超级电容器组的优化设计27-28
• 2.3.1 能量约束法27-28
• 2.3.2 功率约束法28
• 2.4 本章小结28-29
• 第3章 双向DC/DC变换器硬件系统设计29-33
• 3.1 引言29
• 3.2 双向DC/DC变换器简介29-31
• 3.2.1 双向DC/DC变换器的基本概念29
• 3.2.2 双向DC/DC变换器的工作原理29-31
• 3.3 双向DC/DC变换器设计31-32
• 3.3.1 双向DC/DC变换器的拓扑选定31
• 3.3.2 应用软开关技术的双向DC/DC变换器31-32
• 3.4 本章小结32-33
• 第4章 智能化超级电容储能系统控制策略研究33-44
• 4.1 引言33
• 4.2 系统整流环节控制策略研究33-41
• 4.2.1 系统整流环节的运行损耗分析33-38
• 4.2.2 LCL型PWM整流器控制策略分析38-41
• 4.3 双向DC/DC变换器控制策略研究41-43
• 4.3.1 Buck模式下双向DC/DC变换器控制策略研究41-42
• 4.3.2 Boost模式下双向DC/DC变换器控制策略研究42-43
• 4.4 本章小结43-44
• 第5章 基于PSCAD的智能化超级电容储能系统仿真研究44-51
• 5.1 引言44
• 5.2 智能化超级电容储能系统充电过程仿真分析44-48
• 5.3 智能化超级电容储能系统放电过程仿真分析48-50
• 5.4 本章小结50-51
• 第6章 结论与展望51-52
• 6.1 本文的主要工作51
• 6.2 后续工作展望51-52
• 参考文献52-56
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果56-57
• 致谢57

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本文编号：620842