一种用于波浪补偿系统的超级电容储能装置研究与设计

研究一种用于波浪补偿系统的超级电容储能装置,通过利用双向DC/DC变换器将直流母线与超级电容连接起来,致力于解决波浪补偿后回馈电能的利用问题。选择三相半桥型的非隔离型双向DC/DC变换器作为传输电路,以直流母线电压的变化为参考,通过设计了双向DC/DC变换器的双闭环控制策略,来达到母线电压稳定的目的。当直流母线电压升高,控制超级电容充电,当直流母线电压降低,控制超级电容放电。实验验证了所提出的基于DSP的双向DC/DC变换器的超级电容储能装置控制策略的有效性。     

基于超级电容的船用光伏并网系统功率控制

针对光伏并网系统输出功率的间歇性和随机性会降低船舶电力系统运行稳定性的问题,采用超级电容作为储能,使船用光伏并网功率平缓输出.分析超级电容特性和光伏系统的构成,建立光伏电池阵列和基于扰动观察法的输出最大功率点追踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)控制模型,由超级电容和双向DC/DC变...     

基于切换系统的船舶电力推进储能系统建模与控制

为减小推进负载扰动对船舶电力系统的影响,提出一种由超级电容构成的储能系统吸收推进负载扰动的新方法.在建立储能系统等效电路的基础上,通过引入切换系统理论,构建储能系统双向DC-DC变换器的切换系统模型,构造Lyapunov函数,进而得到系统切换律.以动态定位船为例的仿真研究表明,超级电容储能系统能够吸收低负载时的船舶电网能量,并在高负载时释放,有效降低能耗,提高推进系统性能.     

混合储能系统在船舶电力系统中的应用

在船舶电力系统中引入储能技术可以解决由于负载频繁变化带来的问题。文章主要针对由电池和超级电容组成的混合储能系统进行研究,提出了一种应用于推进系统和脉冲功率负载的新型电池/超级电容混合储能系统,利用双有源桥的拓扑,通过移相控制能量双向流动,实现电池和超级电容的充、放电。新型混合储能系统可以提高船舶电力系统稳定性和可靠性、提高燃油利用率、减少有害气体排放,是船舶电力系统发展的新方向。     

典型工况下的燃料电池船舶复合储能系统设计

针对燃料电池船的电能质量品质不高、蓄电池使用寿命短等问题,设计了由超级电容、磷酸铁锂电池组成的复合储能系统,并提出了基于功率分流式的能量管理策略。在MATLAB/Simulink环境下建立系统仿真模型,并采用自适应粒子群算法调用仿真模型,对复合储能系统的容量配置与能量管理策略的参数进行联合优化。仿真结果表明：优化后的复合储能系统可以满足船舶典型工况需求,并且能够缓冲负载波动对燃料电池与磷酸铁锂电池的冲击,使燃料电池工作在高效率区间,机动工况下船舶能量效率提高了3.17%;磷酸铁锂电池的充放电过程得到优化,能延长其使用寿命;母线电压波动减小,提高了电能质量。     

船舶三端口双向DC/DC变换器的能量控制

针对三端口双向DC/DC变换器在船舶电网中的应用,对其能量控制展开研究。以实现最小系统损耗为目的,对移相控制下的功率与移相比之间的关系进行分析,从而确定系统零循环功率时的移相范围,并通过解耦控制实现最小损耗。通过Matlab/Simulink仿真试验对控制策略进行验证,结果表明零循环功率控制可有效减小系统损耗。     

新型矿卡电气系统磁集成双向DC/DC变换器研究

针对氢能燃料电池动力系统应用于矿用自卸车(矿卡)电气系统问题,该新型矿卡电传动系统效能直接决定于中间环DC/DC变换器。为此设计了一种磁集成三相交错并联双向BUCK-BOOST变换器,详细分析和推导了运行原理及电感、电容参数设计方法,可降低氢能燃料电池输出电流纹波,稳定高压直流母线电压,仿真分析矿卡各工况下双向Buck-Boost变换器,结果表明设计方法的正确性、有效性。     

车客渡船复合储能系统及能量管理策略设计与研究

针对严格的船舶碳排放要求和车客渡船特殊的航行工况,提出锂电池和超级电容组成的复合储能系统,并以系统经济最佳为目的设计复合储能系统的最优容量配置。基于锂电池和超级电容的特性,提出适用于车客渡船的能量管理策略。通过MATLAB/Simulink建立仿真模型,验证典型航行工况下复合储能系统容量配置和能量管理策略的可行性。仿真结果表明,复合储能系统的容量设计及能量管理策略可以满足典型航行工况和重载工况的需求。     

储能系统在分布式发电中的应用

当今以风能、太阳能为代表的可再生能源,因其储量丰富、环境友好等特点,得到人们日益广泛的重视。基于可再生能源的分布式发电是可再生能源利用的一种主要方式,然而,由于可再生能源的间歇性,导致了分布式发电系统的稳定性、可靠性以及电能质量问题,在这种情况下,储能系统应运而生。本文介绍了蓄电池、超级电容、燃料电池以及飞轮等几种常见的储能技术,简要分析各自的工作原理,比较了它们之间的优缺点,并以蓄电池和超级电容为例,分析混合储能系统的构成方式,最后通过Buck/Boost双向变换器与直流母线相连接,给出了一系列适合于分布式发电系统的隔离型Buck/Boost双向变换器,并比较了它们之间的优缺点。     

船用全桥隔离DC/DC变换器的建模与控制

针对大功率脉冲负载在船舶领域中的应用为背景,对其中全桥隔离DC/DC变换器展开研究。本文基于最小回流功率的双重移相控制策略,通过分析双重移相控制下的软开关条件及其功率传输特性,建立了其动态小信号模型。最后通过Matlab/Simulink仿真实验对控制策略进行验证,实验结果表明了采用基于最小回流功率控制对提高变换器效率的有效性。     

基于光伏升压与最大功率跟踪设计

太阳能光伏系统是将太阳能转化为电能,而太阳能电池电压一般比较小且为非线性。本文采用boost DC/DC升压电路和最大功率跟踪爬山法做了分析设计,结合MATLAB/SIMULINK软件环境,进行相关实验和仿真。     

双向DC/AC在船舶供电系统中的应用

主要阐述了在船舶供电系统中加入双向DC/AC储能系统的作为应急电源的意义和作用,搭建了实验平台对双向DC/AC的功能进行验证,通过对相关波形的分析指出双向DC/AC储能系统具有快捷、智能以及使用寿命长等优点。     

混合动力船舶能量管理系统控制与优化

本文介绍使用频率方法改进混合电动船(HEB)能量管理系统,并对系统做适当优化。柴油发电机通过超级电容器和锂电池的配合出力来满足混合动力船的负荷需求。超级电容器和锂电池通过两个双向DC/DC连接到直流母线,柴油发电机使用三相pwm整流器连接到直流总线。DC/AC转换器连接到使用两个电动机作为推进器模拟混合动力船(HEB)在航行过程需求的推进负载。利用粒子群优化算法来整定柴油机调速系统PID控制器参数,使其有更快的速度响应。本文通过柴油发电机,超级电容器和锂电池这些电源的功率分配来满足动态负荷需求。理论结果通过MATALB/Simulink软件进行仿真验证。     

船用锂电池充放电装置设计

介绍了基于双向DC/DC变换器和AC/DC整流模块设计的锂电池充放电装置硬件回路，阐述了锂电池充放电装置的软件设计架构、主要功能，及软件控制策略。基于船用锂电池充放电装置的设计，选取锂电池组进行了充放电试验，试验结果验证了该充放电装置的有效性。     

基于小波包-模糊控制的燃料电池混合动力船舶能量控制策略

由于负载波动导致混合动力船舶存在燃料电池电能质量下降及蓄电池使用寿命缩短的问题,因此,针对该问题首先对船舶动力系统进行模拟改装。采用超级电容、磷酸铁锂电池构成复合储能系统,设计基于小波包及模糊控制的能量控制策略,通过搭建动力系统及能量控制策略的Simulink仿真模型对所提控制策略有效性进行验证。仿真结果表明,该控制策略能够有效地优化电池充放电过程,延长电池使用寿命、降低燃料电池输出功率的波动及稳定母线电压提高电能质量。     

基于超级电容的车客渡船能量管理策略

针对车客渡船航行过程中因推进电机需要频繁大尺度启动和制动而造成船舶电网易产生较大波动、能量管理复杂的问题,提出一种基于超级电容的车客渡船能量管理策略.采用模糊自适应(PID)控制策略对储能系统充放电进行控制,以直流母线电压为目标,通过Matlab/Simulink建立仿真模型,并搭建超级电容能量回收试验平台,验证该能量管理策略的可行性.结果表明,超级电容能对推进电机制动能量进行缓冲存储,提高能量的利用率,同时还可以减小船舶电网的波动,避免发电机组频繁调节,提高电网的安全性.     

RTG节能系统的研究与设计

通过对RTG工作过程中能量流向的分析,提出了基于超级电容的节能系统,并给出了软硬件设计方案。这套系统提高了RTG的能量利用率,取得了良好的节能降耗效果。     

氢燃料电池动力技术在船舶动力能效改进的应用

本文介绍氢燃料电池的基本结构和基本理论,开发一种结合氢燃料电池技术的船舶动力系统,针对新型船舶动力系统的电机选型、DC/DC转换器模块的电路设计等问题进行详细说明.为了验证氢燃料电池船舶动力系统的能效,在仿真软件Matlab中建立仿真模型,对比了 2种动力系统的能量消耗量.     

三种减少直流断路器的船舶中压直流电网拓扑结构及性能比较

为保护整流变换器及减少短路时电网中电容放电的影响,船舶中压直流电网中存在大量断路器,造成结构复杂成本高,为此本文提出三种结构的变换器,即基于级联H桥与多端DC/DC的结构(TMPDC),基于MMC整流与逆变的多级调压结构(MVR)和基于不控整流与模块化多电平变换器(MMC)驱动负载结合的结构(UR-MMC)。本文对三种结构的组成与特点进行了分析,并在电压谐波,功耗,体积,故障特性等方面进行了比较,最后通过仿真进一步阐述了不同结构在运行波形上的差异。通过各结构的特性分析,为中压直流电网在船舶上的应用提供了参考。     

船用690 Vac基于飞跨电容三电平的Buck/Boost双向变换器的预充电控制策略北大核心CSCD

[目的]针对基于飞跨电容三电平的船用690 Vac双向变换器,为使其能稳定启动并过渡到正常工作状态,必须对飞跨电容进行预充电,因此提出适应于飞跨电容三电平的基于单管控制的预充电策略。[方法]控制基于飞跨电容的三电平外管的通断,对飞跨电容进行高效、快速预充电控制。[结果]将预充电控制策略应用于690 Vac双向变换器,Buck模式于1 s,Boost模式于5 s内完成飞跨电容的预充电,预充电结束后飞跨电容电压保持为高压侧电压的一半,输入侧电容电压保持为输入侧电压。[结论]经过试验验证,所提出的基于飞跨电容的三电平外管通断控制的预充电策略可应用于690 Vac双向变换器装置,不需要外加预充电功率器件,既简化了拓扑,又确保飞跨电容的可靠、快速预充电。