超级电容器储能系统中双向DC/DC变流器设计

摘要

随着经济的发展，人类对电力的质量和可靠性的要求越来越高。而未来电网面临的一个重要问题是电网发电和电网负荷的不平衡，因而在用户负荷端加载储能系统解决电能供需不平衡是一件很有意义的事情。
　　 本文介绍了应用于电力系统中的各种储能技术；介绍了双电层型超级电容器的器件本体；介绍了超级电容器储能系统的各种典型应用；并介绍了应用于超级电容器储能系统中的各种双向DC/DC变流器。由于超级电容器的单体储能量有限，超级电容器储能系统需要一定数量的超级电容器串并联组合来达到所需要的储能量，这就需要对超级电容器的一般等效电路有所了解，本文介绍了超级电容器的各种等效电路，并采用其中一种等效电路研究超级电容器组的串并联组合方法。
　　 搭建了一个小的超级电容器储能系统。对搭建的超级电容器储能系统的超级电容器组，主电路硬件和控制电路硬件进行了设计，由于超级电容器储能系统主要应用于解决电能的供需不平衡，所以超级电容器储能系统中的双向DC/DC变流器有两种工作模式：超级电容器组从电网吸收能量储能时，双向DC/DC变流器工作于Buck电路模式；超级电容器组向电网释放能量时，双向DC/DC变流工作于Boost电路模式。本文对双向DC/DC变流器的两种工作模式进行了建模分析，并根据实际系统的参数，设计了闭环参数。最后对超级电容器储能系统的两种工作模式进行了实验。实验结果表明，通过对超级电容器储能系统中超级电容器组的设计和双向DC/DC变换器的闭环控制参数设计，超级电容器储能系统能够实现解决电能供需不平衡。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景与课题意义

1.2 超级电容储能系统技术研究现状

1.2.1 超级电容器储能系统应用综述

1.2.2 超级电容储能系统用双向DC／DC变流器综述

1.3 本文选题意义与研究内容

第二章 超级电容器特点及超级电容器组设计

2.1 超级电容器

2.2 超级电容器的等效模型分析

2.3 超级电容器组的优化设计

2.4 本章小结

第三章 应用于电力储能的双向DC／DC变流器的硬件系统设计

3.1 双向DC／DC变流器的工作模式

3.2 超级电容的串并联设计

3.3 双向DC／DC变流器主电路设计

3.4 双向DC／DC变流器控制电路设计

3.4.1 采样电路的设计

3.4.2 保护控制逻辑电路及驱动电路设计

3.5 本章小结

第四章 应用于电力储能的双向DC／DC变流器闭环设计

4.1 双向DC／DC变流器工作于Buck电路模式控制设计

4.2 双向DC／DC变流器工作于Boost电路模式控制设计

4.3 模拟控制器的离散化

4.4 双向DC／DC变流器软件设计

4.5 本章小结

第五章 应用于电力储能的双向DC／DC变流器的实验

5.1 双向DC／DC变流器Buck电路模式实验

5.2 双向DC／DC变流器Boost电路模式实验

5.3 本章小结

第六章 总结

附 录

攻读硕士期间发表的论文

参考文献

致 谢