摘要：高压电源是中性束注入加热系统的重要组成部分,决定着束能量和引出束流的品质。随着电压等级的逐步提高,脉冲阶梯调制(Pulse Step Modulation,PSM)高压电源无法满足实验要求。为了实现中性束调制注入功率的快速切换,提出一种基于超级电容储能的逆变型高压电源。采用超级电容储能方式,降低所需电网容量,减小对电网的冲击。采用软开关技术的直流(DC)-直流(DC)谐振变换器结构,提高电源的响应速度,减小开关器件的开关损耗。设计电源模块电路拓扑,根据电源性能指标要求完成系统建模计算。建立充电电路和主回路的电力仿真软件PSIM(Power SIMulation)仿真模型,对电源性能指标进行仿真验证。最后搭建了逆变电源模块测试样机,进行了阶跃响应、电压纹波和软开关性能指标测试。仿真及实验验证结果表明:设计的电源模块能够实现1 600 V/50 A的稳定输出,满足6 MW/120 kV设计要求。

摘要：为提升电网频率调节的响应速度和稳定性,本文基于超级电容技术,设计了电网一次调频快速响应机制,涵盖动态调频模型、控制策略和系统集成方案。首先,详细分析了超级电容器的快速充放电特性和储能优势,并与传统调频方式进行了对比。随后,提出基于比例积分控制的调频策略,并结合能量管理对超级电容的荷电状态进行优化调度。通过硬件在环仿真实验验证,本文设计的调频机制在频率恢复时间、能耗控制和频率波动抑制方面表现出显著优于传统方式的效果,能够快速、高效地应对电网频率波动,增强系统的灵活性与可靠性。

摘要：研究一种基于多模块多电平双向DC-DC变换器的超级电容储能系统,该系统可有助于减小超级电容单体电压低与应用场合电压高间的矛盾。超级电容组间的均压控制是该系统稳定运行的关键之一。对超级电容组的均压控制和储能系统能量管理策略进行分析和设计。利用双向变换器的小信号模型分析超级电容储能系统电流控制与超级电容组间均压控制的关系,设计多模块多电平双向DC-DC变换器的双闭环控制策略,在稳定控制网侧电感电流的同时实现超级电容组间电压均衡的解耦控制。进一步,根据母线电压变化及超级电容荷电水平(state of charge,SOC)提出储能系统能量控制策略。系统仿真和实验验证了所提出的基于MMC双向变换器的超级电容储能系统控制策略的有效性。

摘要：储能过程中,相电压、相电流的频繁变化是导致电力功率无法保持稳定状态的主要原因,为解决上述问题,针对超级电容技术支持下电力储能功率调节系统进行仿真设计。在主电路传输回路中,设置有源滤波器与并网逆变器,实现对储能功率的调节,完成电力储能功率调节系统硬件单元的仿真设计。定义超级电容模型,并将其串联在电力回路中,从而在控制电力脉冲功率的同时,实施对电功率的等效调试,完成对电力系统储能功率的全面调节。

摘要：针对升压型电池-超级电容复合电源的输出端超级电容电压不稳定、输入端电池电流波动大等问题,提出了一种自适应滑模控制策略。结合升压变换器的平均状态模型和超级电容特性建立了升压型电池-超级电容复合电源的动态模型。在此基础上,设计自适应观测函数并根据李亚普诺夫函数确定自适应规则。选取合适的滑模面,基于滑模面和自适应规则设计占空比函数。考虑复合电源的工作需求,分别针对恒流和恒压控制设计比例因子。搭建实验台进行测试,实验结果表明:与PI控制策略相比,升压型电池-超级电容复合电源采用自适应滑模控制,能使系统快速达到稳定状态,在恒压控制和恒流控制条件下,系统的调节速度分别提高了88.8%与62.5%;在超级电容电压较低时,采用自适应滑模控制能有效抑制输出电压和电感电流波动,提升系统的安全性和可靠性。

摘要：弧电源是中性束注入加热系统中最关键的设备之一,它的性能决定了弧放电的稳定性及束流引出的品质。为提高弧放电稳定性,降低电网容量,减少对电网的冲击,弧电源拓扑设计采用了基于超级电容储能和开关电源技术的DC/DC变换器结构。利用多个IGBT功率模块并联工作,可提高电源工作频率,实现更快的动态响应速度。在详细分析电源工作过程的基础上,设计了滤波电路和电流快速转移电路,根据电源的要求和具体参数,由一阶RL电路的电流响应特性,精确计算出滤波电感的最小值。最后,利用Matlab对电源性能指标进行了仿真验证,结果表明电源性能完全符合设计要求。

摘要：基于Matlab/Simulink平台建立了超级电容和动力电池混合驱动仿真系统。在保证制动效能和制动稳定性前提下,以充分发挥超级电容的高能量回收率,降低动力电池的放电电流为目的建立控制策略,以该控制策略为基础完成混合系统的参数匹配。仿真结果表明所完成的系统设计有助于提高动力电池寿命,延长车辆续驶里程。

摘要：准确辨识超级电容电气性能参数是评价其使用性能的重要依据,因此在辨识实验设计和辨识数据的分析处理方面要深入分析并采用合适的方法,以此来提高参数辨识的精度。分别对辨识实验中涉及的激励信号的选择、实验数据长度和采样周期的确定、实验数据的滤波处理等问题进行讨论,并给出具体的解决方案。通过实验和仿真结果对比发现,基于文中的参数辨识实验设计方法,对原始实验数据经小波滤波预处理后可以获得更为精确的参数辨识结果,为实现超级电容电气参数的准确辨识提供了理论指导和依据。

摘要：在城市轨道交通中应用超级电容可以实现城轨交通的进一步节能,并有效降低列车发生再生失效的概率。本文结合城轨牵引供电网特点提出供电网的节能稳压评估函数,建立适用于城轨交通的地面式超级电容储能系统仿真平台。以某地铁线路为例,分析在不同发车间隔下,超级电容的设置位置及储能量选取对城轨交通节能效率及稳压效果的影响。仿真结果表明,相比于全线每座牵引变电所均设置超级电容,隔多站设置大容量超级电容是更合理的容量配置方案,为超级电容容量配置方案的优化设计提供了参考依据。

摘要：针对频率波动愈发频繁、高压大容量储能模块内部均压均流复杂的问题,提出了一种用于辅助调频的超级电容微源设计方法。结合实际超级电容产品数据和储能装置电压与容量约束,列举常用产品组合;考虑到进一步增加输出电平数的需求较弱,采用半桥子模块以节省装置成本;在载波层叠调制中加入电容电压均衡措施,并给出各开关器件的详细触发框图。研究结果表明:所提储能装置的功率冲击≤0.35%,迟滞时间≤30 ms,子模块的端电压标幺值差≤0.07%,辅助调频时输出能量与额定能量占比约为64.1%。研究结果可为超级电容的实际应用提供参考。