超级电容器直流储能单元研究与应用设计

摘要

超级电容器作为一种新型电力储能技术，由于其动态响应速度快，储、释能效率高，产品规格化无需定制，便于扩容等特点，被认为是一种非常有前途的电能存储器件。超级电容器直流储能单元是超级电容器储能系统中最为关键部位，其可靠工作对提高超级电容器储能系统的效率和能量利用率，增强储能系统的可靠性具有重要的意义。本文立足于超级电容器直流储能单元的研究与应用设计，建立了超级电容器与蓄电池直接并联储能的等效模型；针对脉动负载，分析了储能系统的性能改善及其影响因素。对超级电容器应用于直流屏，通过前馈控制加反馈控制来调节系统运行，并用MATLAB进行仿真实验，验证了设计的可靠性，这对于超级电容器直流储能单元的实际应用具有一定的理论意义和实用价值。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1电能储存的背景

1.2直流屏及其电能储存

1.3超级电容器简介

1.4电能储存技术概述

1.4.1超导线圈储能(SMES)

1.4.2抽水蓄能

1.4.3飞轮储能

1.4.4压缩空气储能(CAES)

1.4.5铅酸蓄电池储能(BESS)

1.4.6超级电容器储能

1.4.7储能技术特性比较

1.5超级电容器蓄电池混合储能及其特点

1.6本文选题的意义、内容安排及主要工作

1.6.1课题的意义

1.6.2论文的主要研究内容及主要工作

第二章超级电容器特性与其均压电路设计

2.1超级电容器储能的特点

2.2超级电容器储能的弱点

2.3超级电容器简化模型

2.4超级电容器均压电路设计背景

2.5电容器串联充电特性简介

2.6影响均压的因素

2.6.1容量的偏差对电容器组的影响

2.6.2漏电流对超级电容器组的影响

2.6.3等效串联电阻(ESR)的影响

2.7串联方式的超级电容器组件

2.8混联方式的超级电容器组件

2.9超级电容器电压均衡电路的理论设计

2.9.1单体超级电容器均压电路

2.9.2串联超级电容器均压电路

2.10结论

第三章超级电容器-蓄电池混合储能系统的研究

3.1超级电容器-蓄电池混合储能的提出

3.2混合储能系统模型的分析

3.3混合储能系统的性能分析

3.3.1功率输出能力的提高

3.3.2内部损耗的降低

3.3.3运行时间的延长

3.4超级电容器储能系统应用分析

3.4.1超级电容器及蓄电池的技术参数

3.4.2不同形式储能应用场合

3.4.3超级电容器蓄电池混合储能仿真分析

3.5结论

第四章应用于直流屏的超级电容器储能系统设计

4.1超级电容器应用于直流屏问题的引出

4.2超级电容器应用于直流屏原理图

4.3 CD10型电磁操动机构

4.4超级电容器单体的选择

4.5超级电容器直流储能单元的组成

4.6全桥变换器

4.7开关电源高频变压器

4.7.1理想变压器

4.7.2高频变压器设计要求概述

4.8超级电容器放电原理图设计

4.9超级电容器直流储能单元短时放电仿真研究

4.9.1前馈补偿器的设计

4.9.2反馈控制器的设计

4.10仿真结果及分析

4.11结论

第五章总结与展望

5.1全文工作总结

5.2进一步工作展望

参考文献

致 谢

附 录

在学期间发表的学术论文和参加科研情况