基于模糊算法的超级电容器与蓄电池混合储能系统的设计与实现

发布时间：2019-10-08 05:53

【摘要】：随着社会的飞速发展以及科学技术的不断进步,能源的消耗不断增,能源危机问题已逐渐已逐渐受到全世界的普遍重视。新能源由于其可再生性将是未来发展的必然趋势,然而由于其在利用率、技术上和可靠性方面还存在着许多缺陷,目前还远远不能满足社会的需求。由于技术等客观因素的影响,能源利用率普遍较低,能源的大部分均被浪费。因此,研究套性价比较高的储能系统对社会的可持续发展有着极其重要的意义。蓄电池和超级电容器两者在性能上互补,如果将两者混合使用,理论上,它们组成的储能系统的储能性能将会大大提高。本文在分析了国内外关于储能系统的建立与控制算法应用的基础上,设计了基于两种直流功率变换器的蓄电池—超级电容器并联控制系统,提出了一种基于模糊算法的储能系统优化控制策略,并在matlab/simulink中进行了建模与仿真。本文主要工作如下： (1)分析了储能的重要性,介绍了世界上主要储能方式的优缺点,总结了目前国内外关于蓄电池—超级电容复合储能系统的研究现状。同时说明了模糊控制算法在此系统中应用的优势及必要性。 (2)介绍了超级电容器的储能原理及优良的储能性能,并比较了各种蓄电池性能的优缺点,指出了铅酸蓄电池与超级电容器组成混合储能系统的可能性及必要性。介绍了模糊控制原理,并对其在混合储能系统中具体的应用作了阐述与设计。 (3)设计了基于两种直流功率变换器的蓄电池—超级电容器并联储能系统,并对其设计中所用到的相关器件和对应原理做了详细说明。计算并确定了超级电容器组的匹配方案,建立了混合储能系统的等效数学模型。 (4)依据模糊控制原理和相关数学原理,计算了系统仿真中各参数的数值,设计了针对混合储能系统的模糊控制器,建立了混合储能系统的整体仿真模型。系统在matlab/simulink进行了建模和仿真,仿真和实验结果表明混合储能系统结构设计上的正确性及控制算法的有效性。最后进行了实验验证。
【图文】：

超级电容器,内部结构

Fig.2-1 the internal structure diagram of super capacitor超级电容器内部结构如图2-1所示。超级电容器一般由多孔电极、电解液、隔膜、引出电极四个部分组成。多孔电极一般以活性炭材料制成以加大内部表面积。电解液一般为水或者有机电解液。隔膜一般由隔离性能好、化学性能稳定的材料制成，如高分子半透膜等。屯解液界面Nns o o -2 O 0 33 0 O 3.2 0 ￠- Q 3 -一，解 ”一』液 ? -2 0 ?二2 ? 0 ‘=Q Q ^图2-2双电层结构图Fig.2-2 the structure diagram of electric double-layer超级电容器储能原理是基于双电层理论的。双电层结构如图2-2所示。1897年，，德国科学家提出了经典的双电层平板结构模型。超级电容器就是依据此理论建立和发展7

双电层结构,超级电容器,双电层

Fig.2-2 the structure diagram of electric double-layer超级电容器储能原理是基于双电层理论的。双电层结构如图2-2所示。1897年，德国科学家提出了经典的双电层平板结构模型。超级电容器就是依据此理论建立和发展7
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM53;TM912

【参考文献】