压缩空气超级电容混合储能系统中辅助储电系统特性研究

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1、学校代码：密级：公开力交乂硕士学位论文压縮空气超级电容混合储能系统中辅助储电系统特性研究作者姓名黄威博学科专业电气工程指导教师张立伟副教授培养院系电气工程学院二零一五年三月硕士学位论文压缩空气超级电容混合储能系统中辅助储电系统特性研究作者：黄威博导师：张立伟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

2、意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：今、导师签名：签字日期：月：日：年月：日签字日期中图分类号：学校代码：密级：公开北京交通大学硕士学位论文压缩空气超级电容混合储能系统中辅助储电系统特性研究作者姓名：黄威博学号：导师姓名：张立伟职称：副教授学位类别：工学学位级别：硕士学科专业：电气工程研究方向：电力电子与电传动北京交通大学年月致谢两年半的硕士研究生生活即将接近尾声，在这段时间里，不管是在学业上、生活上，我都有了长足的进步。这一切都要

3、感谢我的母校和我自己。饮水思源，我会像所有交大人一样牢牢记住这一切，并将她传播出去。在这离别的时刻，我的心里充满了留恋和不舍，在此向曾经帮助过我的老师和同学表达由衷的谢意！感谢我的导师张立伟副教授，一直以来对我学习和生活上的关心和帮助，为我的学习创造良好的环境，张老师严谨的治学态度、诲人不倦的髙尚师德、平易近人的人格魅力深深地感染了我。张老师立意高远，立足学生的长远发展，关心我当下的成长，也关注我未来的发展。从张老师身上我还学到了很多为人处世、接人待物的道理。在毕业之际，请允许我向张老师表达由衷的感谢

4、，祝张老师身体健康，工作顺利，阖家幸福！感谢我的导师黄先进老师，黄老师丰富的专业知识、一丝不苟、精益求精的工作作风、锲而不舍的科研精神是我学习的榜样，对我今后的工作和学习有着深远的影响。黄老师给我提供了很多科研资源，也对我的科研工作和论文提出了许多的宝贵意见。在此，由衷的感谢黄老师，祝黄老师和家人健康快乐，永远幸福真诚感谢孙湖老师对我帮助和指点，感谢电力电子研究所郑琼林教授、游小杰教授、杨中平教授、郝瑞祥副教授、林飞副教授、贺明智副教授、王琛琛副教授、李虹副教授、刘建强副教授、王剑老师、李艳老师、郭希

5、铮老师、杨晓峰老师和陈珂老师对我的耐心指导和真诚帮助，在你们的指导和帮助下，我在研究生阶段取得了很大的进步。感谢张雅静博士、陈骞博士、潘成博士、李芳博士、张宁博士、李长城博士等对我的指点和帮助，感谢你们对我无私的帮助，使我的学业得以顺利进行，在此表示衷心的谢意。感谢实验室的兄弟姐妹，周兴师兄、张玉锦师兄、吴家龙师兄、许辰师姐、王晓师姐、崔霆锐师姐、杨艳男师兄、张磊师兄、卢震宇、王慧斌、訾星星、杨理、安琪、罗秋风、黄美婷、韩艾呈、毛学宇、刘瑞欣，感谢你们关心和帮助，给我的研究生生活留下了美好的回忆，祝你

6、们工作顺利、前程似锦！感谢硕士班的同学们，赵亚杰、孙倩倩、王彬、管勃、王蓓蓓、齐龙、魏远乐等全班同学，谢谢你们与我共事和奋斗。感谢宿舍兄弟李要乾、李文番，为我提供良好的宿舍环境。谢谢你们让我收获了一份与本科班一样真挚的友情。最后要特别感谢我的父母和家人，你们的支持和理解给了我最大的动力，让我全身心投入到学习中去。你们对生活的热爱和传递给我的正能量，让我更加渴望对知识和生活的探索，我一定会更加努力生活、工作，来回报你们的关爱！中文摘要中文摘要摘要：风力、光伏以及其他可再生能源具有分散、不固定、不稳定等问

7、题，通过引入混合储能系统，可以将不同特性的能量转换后存储，不仅可以提高发电利用率，还可以与发电系统结合并网，提高供电品质。研究者们将压缩空气与超级电容两种储能方式组合起来，充分利用两者的优点，实现可再生能源的高效利用。本文就压缩空气超级电容混合储能系统展开了研究，并重点研究了其辅助储电系统。文中研究了超级电容的基本特性，对其充放电效率进行了分析，提出了考虑冗余度的不对称拓扑设计方法和考虑超级电容充放电深度的对称拓扑设计方法。研究了混合储能系统中辅助储电系统结构与工作原理，通过分析超级电容储能与压缩空气

8、储能两种能量存储方式的特性，对其进行特性匹配。研究了辅助储电系统另一重要组成部分，三电平双向变换器，分析了其工作特性与控制策略，并进行了实验研究。在混合储能系统中，辅助储电系统的控制是关键，文中对比了自动频率功率调节控制方法与固定频率功率调节控制方法，并釆用自动频率功率调节控制方法，实现了超级电容的充放电控制与混合储能系统的能量流动控制。混合储能系统涉及机电转换，文中引入宏观能流表示法，介绍了图形化建模方法的基本思想和规则，设计出混合储能系统的模型，通过