超级电容储能系统的研究

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1、学校代码：密级：公开办交遂乂攀硕士学位论文超级电容储能系统的研究作者姓名李月学科专业电气工程指导教师张晓冬教授培养院系电气工程学院二零一五年三月如交乂硕士学位论文超级电容储能系统的研宄作者：李月导师：张晓冬北京交通大学年月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。学校可以为存在馆际合作关系的兄弟高校用户提供文献传递服务和交换服务。保密的学位论

2、文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名签字曰期运年名月知曰签字日期运年名月曰学校代码：密级：公开北京交通大学硕士学位论文超级电容储能系统的研宄作者姓名：李月学号：导师姓名：教授：张晓冬职称学位类别：工学学位级别硕士学科专业：电气工程研究方向：电工理论与新技术北京交通大学年月致谢毕业论文完成之时，意味着我在北京交通大学的学习生活即将结束。一生中最宝贵的时光能够在这样的校园中度过，我感到十分幸运。结识我的导师张晓冬教授是我一生的荣幸，他传授给我的不仅仅是书本的知识，更重要的是做人做事的态度和不断学习的能力，他严谨的治学态度、渊博的学识与前瞻性的视野思维都深深影响着我，

3、向我的导师张晓冬教授致以我最崇高的敬意与诚挚的感谢！同时感谢佟庆彬老师和焦超群老师在学术上给予的指导和帮助，感谢师兄邢立成和实验室的宋佳、陈梦琪、李春敏、杨俊峰、王鹤晓、史丽鑫等同学，他们对我的帮助让我难忘，与他们的讨论给了我灵感，也让我的硕士学习和生活变得更加丰富多彩。最后，借此机会向多年来在物质上支持我、精神上鼓励我的家人表示最诚挚的感谢和最美好的祝福！承蒙各位专家、老师的审阅和评议，你们提出的宝贵意见都将使我受益匪浅。真诚地感谢所有给予我关心、帮助和支持的人！摘要摘要太阳能是一种取之不尽，用之不竭的绿色能源，并且太阳能光伏发电过程简单，不消耗燃料，无噪声、无污染，因此光伏

4、发电技术得到了迅速的发展。但是光伏发电会受到季节、气候等因素的影响导致输出功率具有很强的随机性和间歇性。储能装置可以为光伏发电系统提供能量确保系统能够安全稳定的运行。超级电容具有功率密度大、充放电速度快、循环寿命长等特点，在能量存储领域得到了很大的发展。因此本课题对应用于独立光伏发电系统的超级电容储能系统进行了研究。本文首先对超级电容单体的工作原理和性能特点进行了分析研究。总结归纳了国内外超级电容的建模现状，针对现有模型的不足，提出以系统辨识方法作为建模手段，应用递推增广最小二乘法对该目标函数进行优化求解，并获得了等效模型的参数。通过实验和仿真结果表明，所提模型能精确描述超级电

5、容器的动态特性，建模方法可行。由于超级电容的单体电压很低，储能装置需要多个超级电容的串并联，所以本文也对超级电容的均压策略进行了研究。其次，对超级电容储能阵列进行了设计和优化，给出了超级电容阵列的容量计算方法。对非隔离双向变换器的原理和拓扑结构进行了研究，分析了非隔离双向变换器在运行过程中的突出问题，对消除振荡和软开关实现方法进行了研宄。最后通过仿真验证了系统结构和参数设计的合理性和正确性。最后，本文建立了非隔离双向变换器的小信号模型，并分析了其稳定性和动态特性。为了获得稳定性和快速响应，本文釆用电压、电流的双闭环控制，并给出了基于电路的统一电流控制器和基于母线电压闭环控制的电

6、压控制器的设计方法。搭建了超级电容储能系统的仿真模型，通过仿真验证了该系统及其控制策略的正确性和有效性。关键词：超级电容；双向变换器；小信号模型；控制器分类号：ABSTRACTABSTRACTSolarenergyisinexhaustibleandgreenenergy.Theprocessofsolarphotovoltaicpowergenerationissimple.Itdoesnotconsumefuelandithasnonoiseandpollution,sothephotovoltaictechnologyhasbeendevelopedrapidly.But

7、duetotheinfluenceofseason’，北京交通大学硕士学位论文：目录目录■课题背景及研宄意义光伏发电系统光伏发电系统简介及在我国的发展前景国外光伏发电的现状储能技术在光伏发电中的应用及分类超级电容器发展现状和应用领域超级电容发展现状超级电容器的应用领域本文的主要内容超级电容性能分析与建模超级电容工作原理及特点超级电容工作原理超级电容性能特点超级电容充放电特性和效率恒电阻负载充放电方式恒电流充放电方式恒功率充放电方式超级电容器均压策略的研宂超级电容建模现状与分析超级电容建模现状