基于分裂电容的超级电容器储能系统研究

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1、第45卷第9期电力电子技术Vol.45，No.92011年9月PowerElectronicsSeptember2011基于分裂电容的超级电容器储能系统研究李宁宁，张国驹，唐西胜，张国伟（中国科学院电工研究所，北京100190）摘要：针对超级电容器在电力系统的应用，综合分析储能控制器的典型拓扑结构及其特点，采用双向DC/DC变换器作为超级电容器组的升压稳压环节，以解决超级电容器端电压随储能状态大范围变化的问题，提高其的容量利用率；并将两组双向DC/DC变换器串联，以控制逆变环节直流母线的分裂电容电压。同时，引入带重复控制的双闭环控制方法，以提高超级电容器储能控制器带不平衡和非

2、线性负载的能力。实验结果表明，所采用的超级电容器储能控制器的拓扑结构及控制方法具有较好的控制效果。关键词：超级电容器；不平衡负载；非线性负载；重复控制中图分类号：TM53文献标识码：A文章编号：1000-100X（2011）09-0018-03ResearchonSuperCapacitorEnergyStorageSystemBasedonSplitCapacitorLINing-ning，ZHANGGuo-ju，TANGXi-sheng，ZHANGGuo-wei（InstituteofElectricalEngineeringChineseAcademyofScience

3、，Beijing100190，China）Abstract：Sometypicaltopologiesandthecorrespondingcharacteristicsofenergystoragecontrolconvertersusedinpowersystemarecomprehensivelyanalyzed.Accordingtotheapplicationofsupercapacitorinpowersystem，bi-direc-tionalDC/DCconverterasvoltageBoostandstableregulatorisusedtostabil

4、izethewidelyfluctuatingvoltageofsu-percapacitorbankwithitsstateofcharge.Asaresult，thecapacityutilizationofsupercapacitorisimproved.Twobi-directionalDC/DCconvertersareseriesconnectedtomakethesplitcapacitorvoltageoftheinverterDCbuscontrol-lable.Moreover，avoltageandcurrentdouble-loopcontrolloo

5、pwithrepeatedcontrolmethodisalsoadoptedtopro-motetheabilityofimbalanceandnonlinearloadabilityofsupercapacitorenergystoragesystem.Theexperimentalre-sultverifiesthepresentedtopologyandcontrolmethodofsupercapacitorenergystoragesystem.Keywords：supercapacitor；unbalanceload；nonlinearload；repetiti

6、vecontrolFoundationProject：SupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina（No.50777064）；NationalHighTechnol-ogyResearchandDevelopmentofChina863Program（No.2009AA05Z210）1引言具有中线端，即三相四线输出。对于不平衡和非线性负载导致输出畸变的解决方案，除了采用以上超级电容器作为一种新型储能装置在消费类三相四线输出拓扑外，需要配合使用适当的控制电子电源、电动汽车、电力系统、军事等方面具有算法，主要思想是通过对输出

7、电压正、负、零序分较好的应用前景[1]。由于超级电容器具有高功率量的控制实现[2]。文献[3]中所提的方法在谐波抑制密度和长循环寿命的特点，将其应用在电力系统方面较弱，且在不同次谐波旋转坐标系中抑制谐的不同环节中，通过快速调节储能向系统输送的波的算法开销较大。文献[4]中所提的方法虽实现有功和无功的大小，达到提高间歇式电网接入比了不平衡和非线性负载下较好的电压输出效果，例，改善电能质量和供电可靠性的目的。但在不平衡负载较重时，分裂电容电压波动较大，对于特定的三相线性平衡负载，普通三相三桥不平衡抑制效果会