基于模型的牽引型超級電容器組均衡控制技術(shù)研究.pdf

1、儲能設(shè)備無論是在先進(jìn)能源技術(shù)領(lǐng)域還是在現(xiàn)代交通、武器裝備、通訊設(shè)備、工業(yè)裝卸以及日常生活生產(chǎn)中都起著非常重要的作用。超級電容器作為一種新型的儲能器件以其所具有的比功率高、充電速度快、循環(huán)壽命長等優(yōu)點(diǎn)在許多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，尤其是在近年來掀起研發(fā)熱潮的電動(dòng)汽車上更是備受關(guān)注。無論是作為短途電動(dòng)車的唯一能源，還是作為混合動(dòng)力車的輔助能源，超級電容器都是優(yōu)選器件之一。如何合理地使用超級電容器，最大限度地發(fā)揮其性能是該領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。

2、　　由于超級電容器單體性能的差異，在串聯(lián)充放電的過程中會產(chǎn)生單體剩余電量SOC（State-Of-Charge）變化速率不一致的問題，表現(xiàn)在單體電壓變化的不均衡。如果不進(jìn)行均衡管理，容量小的單體就會過充或過放，這將對超級電容器的循環(huán)使用壽命產(chǎn)生嚴(yán)重影響；同時(shí)容量大的又得不到充分利用。本文主要針對這一問題進(jìn)行了研究。
　　研究了超級電容器等效電路模型。通過分析活性炭電極/水系電解液超級電容器充放電動(dòng)態(tài)特性，建立了其外特性逼近等效電路

3、模型。采用多參數(shù)聯(lián)合求解的方法，使模型參數(shù)具有較高的精度。同時(shí)研究了模型參數(shù)的變化規(guī)律。所建模型可對超級電容器的應(yīng)用性能進(jìn)行仿真分析，也可用于超級電容器SOC預(yù)測，并對串聯(lián)超級電容器組的均衡管理具有指導(dǎo)意義。
　　研究了超級電容器SOC預(yù)測方法。對超級電容器SOC與其開路穩(wěn)態(tài)電壓的關(guān)系進(jìn)行了研究，得到了超級電容器SOC與其開路穩(wěn)態(tài)電壓的最小二乘曲線擬合關(guān)系式。在超級電容器等效電路模型基礎(chǔ)上，提出了基于狀態(tài)空間的超級電容器開路穩(wěn)態(tài)電

4、壓預(yù)測方法。從而實(shí)現(xiàn)了基于狀態(tài)空間的超級電容器SOC預(yù)測。該方法與超級電容器的自放電無關(guān)，不存在長期使用累積誤差。
　　研究了串聯(lián)超級電容器組快速均衡技術(shù)及其控制算法。分析了基于Buck-Boost變換器均衡方法的能量轉(zhuǎn)移均衡過程。提出了升降壓變換式飛渡電容均衡新方法，給出了電路參數(shù)的設(shè)計(jì)方法，研究了相應(yīng)的均衡控制算法。該均衡方法電路結(jié)構(gòu)簡單，既避免了純Buck-Boost變換器法在壓差最大的兩個(gè)單體相距較遠(yuǎn)時(shí)均衡效率低、速度慢的