“超级电容系统”轮胎吊(HYBRID RTG)在洋山深水港区三期工程的运用

在轮胎吊实施"油改电"后,为进一步节能减排,采用了"超级电容系统"轮胎吊(HYBRID RTG)的技术。介绍该项目背景,对HYBRID RTG与传统RTG进行项目比选。详细介绍HYBRID RTG的技术原理、应用条件和优越性。该项目取得显著的节能效果和良好的经济效益、社会效益。

基于超级电容型MMC系统的电铁负序补偿控制策略

为了解决单相电铁负荷在三相电网中引起以负序为主的电能质量问题,文章以超级电容储能型模块化多电平变流器(SC-MMC)系统为对象,以变流器精确补偿负序电流与储能高效利用再生制动能量为调控手段,提出一种适用电铁负序补偿的控制策略,在MMC的子模块中分散接入超级电容储能装置,协调MMC与储能装置共同补偿负序,提高系统的可靠性与灵活性。首先,以主电路拓扑结构和负序补偿原理为基础,分析储能型模块化多电平系统的工作原理;然后,基于单相等效电路构建系统数学模型并结合机车负荷特性与超级电容荷电状态(SOC)划分充电、放电、平衡工作模式;最后,提出分层协调控制策略,其中上层能量管理判断工作模式并以相关国标限值为约束计算各端口参考功率,下层端口电流控制实现各端口的功率跟踪并协调不同工作模式间的动态切换。案例分析表明:SC-MMC系统在不同的机车负荷水平和超级电容SOC下能够有效实现电网负序的补偿,并协调控制超级电容与MMC参与补偿。

城轨交通地面超级电容储能系统容量配置

随着我国经济发展和城市化进程日新月异,城市轨道交通的开通运营里程也日益增长,城市轨道交通用电总量也越来越可观,列车牵引能耗是城市轨道交通用电比重最高的环节。使用能量回收装置或者使用双向变流装置替代现有的整流机组来回收列车再生制动能量,来降低城轨交通牵引能耗,已成为新建城市轨道交通线路的标准配置。当前主流应用的能量回收装置主要有储能型和中压能馈型两类,储能型能量回收装置又分为飞轮储能、电池储能和超级电容储能三种。本文对应用于城轨交通的超级电容型再生制动能量回收装置的容量配置进行了初步探讨,介绍了供电系统、列车、地面超级电容储能系统的分析建模及牵引供电计算仿真方法,研究了车辆条件、运营条件、线路因素以及邻站吸收装置等因素与设备容量配置的关系,并对无锡地铁1号线的实际应用数据进行了验证。

超级电容储能系统在风电系统低电压穿越中的设计及应用

风电并网导则要求并网型风电机组具备低电压穿越能力,而传统基于直流母线卸荷电阻的低电压穿越方案以热能的形式消耗机组多余功率,降低机组效率,升高环境温度,增加了机组散热设计的难度。鉴于此,针对鼠笼型全功率风电变流器机组,提出一种基于超级电容储能装置的低电压穿越方案。利用超级电容器固有的快速充放电特点,实现低电压故障过程中风电机组波动功率的控制;给出了超级电容储能装置的详细设计方案以及低电压穿越过程中网侧变流器、机侧变流器以及超级电容储能装置的协调控制方法,并对系统暂态控制中的切换问题进行详细阐述。仿真与硬件在环实验结果验证了参数设计方法及提出控制策略的正确性。

基于动态阈值调节的城轨交通超级电容储能系统控制策略研究

超级电容储能系统应用于城市轨道交通可以实现良好的节能稳压的效果,本文首先分析了城轨交通列车再生制动电压限制特性以及等效24脉波不控整流机组的空载特性。在此基础上探讨了基于最大节能化的超级电容储能系统充放电阈值选择原则,并提出了基于动态阈值调节的储能系统控制策略,最后通过仿真和样机现场实验验证了控制策略的可行性。

超级电容储能系统动态综合等效模型

超级电容(Super Capacitor,SC)作为一种高功率型储能设备,其在电力系统中参与微网储能、电网二次调频、削峰填谷是当下研究的热点。构建了适用于并网仿真的超级电容二阶单体模型,并采用超级电容实物在恒电流和恒功率2种模式下的充放电数据,基于遗传算法对模型进行了参数辨识。采用所建立的超级电容并网二阶模型,在Simulink/Matlab仿真平台中构建了超级电容储能系统。将超级电容储能系统接入4节点电网仿真系统,通过对电网仿真系统进行稳态和暂态分析,提出了超级电容储能系统的动态综合等效模型,并采用遗传算法进行了参数辨识。通过联合仿真,结果表明动态综合等效模型具有良好的描述能力、参数稳定性和适用性。

超级电容储能系统中双向DC-DC变换器控制策略研究

城市轨道交通站间距较短、运行密度大,列车需要频繁的启动和制动,列车在启动时需要大量能量,导致直流牵引网电压下降;列车在再生制动时产生大量能量,导致直流牵引网电压升高,严重时还会使再生制动失效。针对这一问题,提出将双向DC-DC变换器应用于超级电容储能系统中,并设计了电压外环、电流内环的双PI控制策略。利用Matlab/Simulink搭建了双向DC-DC变换器和超级电容储能系统的仿真模型,分析了双向DC-DC变换器在Buck模式、Boost模式下的运行情况以及电压外环、电流内环的双PI控制策略的控制效果。仿真结果验证了双向DC-DC变换器能够实现能量的双向传输和控制策略的有效性。

超级电容储能系统在电网电压不平衡风电系统中的协调控制

基于在直流母线上加装超级电容储能系统的方案,提出了基于网侧电流约束条件的协调控制策略,采用PR调节器对网侧变流器的电流信号以及直流母线上的波动功率进行控制,从而实现电网不平衡工况下直流母线电压的稳定运行。

基于RBF网络的车载超级电容滑模控制系统

针对地铁在频繁的加速和制动过程中导致电能浪费、牵引网电压的剧烈波动和电网运行不稳定等问题,提出一种基于RBF网络的车载超级电容滑模控制系统。超级电容储能装置通过与双向DC/DC变换器连接,给列车提供牵引或者吸收列车产生的再生制动能量。在Boost模式和Buck模式下,分别设计RBF神经滑模控制器。仿真结果表明,与传统的PI控制相比,神经滑模控制下的车载超级电容储能装置提高了再生制动能量吸收效果,抑制了牵引网电压波动。

超级电容储能系统在船舶微电网中的全功率补偿技术

为降低船舶微电网中暂态电压与频率的波动,提出了适用于超级电容储能系统的全功率补偿技术,该技术可以有效抑制船舶微电网中"源""荷"功率不平衡现象,同时为船舶微电网提供无功补偿。根据所建立船舶微电网的数学模型进行系统仿真,给出设定负载突变和无功运行情况下的船舶微电网系统仿真结果,验证了该技术的可行性及有效性。

超级电容器储能系统中DC/DC变换器先进PID控制改进方法

针对超级电容器储能系统中的DC/DC变换器为高阶、非线性的系统,采用传统的PID控制难以应对负载、电压突变等复杂情况,提出了一种将Fletcher-Reeves共轭梯度法控制的BP神经网络控制器与PID相结合的先进PID控制改进方法,解决了DC/DC变换器传统控制算法中稳态误差大、控制响应时间长的问题。同时也建立了微网模型,并应用改进算法进行了仿真。仿真结果表明,所提出的改进方法能够有效地改善DC/DC变换器端电压的控制效果,使超级电容器储能系统能有效地平抑微网在并网状态下PCC点的功率波动。

超级电容储能系统的滑模变结构控制算法研究

针对超级电容储能系统的非线性和输入输出扰动大等问题,基于直流变换器固有的开关特性,分别提出了系统在充、放电状态下的滑模变结构控制方法。在Boost模式下利用非线性系统的微分几何理论,建立反馈精确线性化模型并设计滑模变结构控制器;在Buck模式下以系统控制目标为基础提出分段滑模控制算法。研究结果表明,相比传统PID控制,滑模变结构控制具有更好的动态响应及鲁棒性,在输入端电压或负载大幅度波动的情况下,输出仍能保持恒定和较低的纹波系数,提高了超级电容储能系统的抗干扰能力。

基于改进粒子群算法的城轨交通超级电容储能系统容量优化配置研究

城轨交通体系为城市日常交通的顺利运转带来了高运输量,低能源消耗的积极作用。但是由于轨道交通本身需要巨大的能源作为支撑,因此其本身有着巨大的节能空间。而超级电容储能系统的在轨道交通上的应用,不仅起到了能量储存的作用,还能保证其有稳定的电压支持其正常工作。而用改进粒子群算法能够为系统在轨道交通中的优化配置提供经济效益与节能环保相平衡的最优方案。

基于级联多电平直流变换器的超级电容储能系统能量自均衡控制策略

储能系统中能量均衡控制是亟需解决的关键问题之一。针对级联多电平超级电容储能系统,提出一种能量自均衡控制策略。该策略利用超级电容荷电状态(SOC)建立半桥子模组独立电流闭环系统,使各子模组平均工作电流可根据超级电容SOC进行独立控制。因此,在不影响系统电流响应的前提下,该策略可直接利用系统电流进行模组间能量均衡。同时,为了解决能量均衡过程中均衡速度降低的问题,设计一种基于SOC的权重系数以提升均衡速度。该策略不仅不影响储能系统稳定母线电压的能力,同时还避免外加均衡电路的使用,简化了储能系统的整体控制策略。最后,通过实验验证了所提方法的有效性。

基于STM32的超级电容储能监测系统设计

为实时了解超级电容器组的运行状态,减小单体之间参数的差异,延长超级电容器组的使用寿命。以STM32和LTC6804为主要器件,采用"集中式"结构设计了一套超级电容储能监测系统,对电压、电流、温度以及均衡电路进行设计,实时监测12节串联的超级电容器组。同时利用LabVIEW软件设计上位机的监测界面,用于实时显示监测数据。实验结果对比分析显示,该系统具有较高的采样精度和准确性。

超级电容储能系统的无源分数阶滑模控制设计

设计了一款针对超级电容储能(Supercapacitor Energy Storage,SCES)系统的无源分数阶滑模控制(Passive Fractional-Order Sliding-Mode Control,PFOSMC)。首先,基于SCES系统固有的物理特性,构建储能函数并对其进行分析。随后,保留系统阻尼有益项以改进其动态响应,同时完全补偿系统阻尼无益项以实现全局一致的控制性能。最后,设计分数阶滑模控制(Fractional-Order Sliding-Mode Control,FOSMC)作为附加控制输入,旨在重塑系统能量使闭环系统严格无源,并引入分数阶比例-微分(PD^a)滑动平面以增强系统鲁棒性。仿真结果表明,PFOSMC的控制性能与PID控制、基于互联与阻尼配置的无源控制(Interconnection and Damping Assignment Passivity-Based Control,IDA-PBC)和FOSMC相比,其均可在各种工况下实现最好的动态响应和最高的鲁棒性。

基于MMC的车载超级电容储能系统综合控制策略

针对单辆城轨列车在起动、制动过程中对牵引网电压造成冲击从而引起网压不稳定的问题,提出一种基于MMC的车载超级电容储能系统(车载MMC-SCESS),该系统以MMC拓扑结构作为主电路,通过将超级电容储能单元分散接入MMC子模块中,提高系统的控制灵活性与容错性;其次以车载MMC-SCESS的整体结构为研究对象,详细分析其a相桥臂电路工作原理,总结出每个储能子模块的一般工作模式。针对该储能系统主电路结构,提出采用综合控制策略,通过控制超级电容储能单元的充放电状态来实现能量在城轨列车、直流牵引网、超级电容储能系统三者之间流动。最后在Matlab/Simulink中搭建三相五电平车载MMC-SCESS仿真模型,仿真波形验证了储能系统控制策略的可行性。

一种利用超级电容储能系统实现直驱风电机组高电压穿越的新方案

传统的风电机组高电压穿越方法大多采用直流母线加装卸荷装置,以热能形式消耗多余的能量,降低了发电机组效率,增加了机组散热。为解决该问题,以直驱风电机组高电压穿越为研究对象,提出一种基于超级电容器储能系统的高电压穿越方案。利用超级电容器快速充放电的特点,实现高电压故障中风电机组波动功率的控制;给出了超级电容储能装置详细方案,以及风电机组在高电压穿越期间有功功率、无功功率协调控制方法。仿真结果表明,超级电容储能系统能够更好地提升机组高电压穿越能力,并加速系统有功恢复。

城轨车辆车载超级电容储能系统主要参数的选择

为了给城轨车辆车载超级电容储能系统主要参数的选择提供理论依据,本文将建立超级电容储能系统的仿真模型,选择超级电容储能系统的主要参数。然后通过matlab/simulink软件仿真,验证参数选择的合理性。

基于车载超级电容储能系统在城市轨道交通的应用

随着石油化工资源的日益减少,环境和能源危机日益威胁着人类未来的生存和发展。节能减排逐渐引起世界的关注。与此同时,伴随着城市化的进程不断加快,城市的轨道交通也随之飞速发展,列车成为轨道交通的主要承担者。然而,在列车由静止到发动或均匀加速时,会消耗大量的能量,一定程度上会降低牵引网的电压。为了能够更好地利用能源、稳定电压,通常会安装储能系统。