超级电容器储能系统的应用研究综述.pdf

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1、第45卷第12期电力电子技术Vo1．45，No．122011年l2月PowerElectronicsDecemher2011超级电容器储能系统的应用研究综述张慧妍，程楠，景阳，(1．北京工商大学，计算机与信息工程学院，北京100048；2．中国核工业集团公司，中核(北京)仪器厂，北京100176)摘要：超级电容器储能对于平滑、缓冲不稳定电能需求，改善电能质量具有重要意义。这里从基本特性、模型研究、功率变换、控制策略及容量确定、系统综合优化与评估几个方面综述了超级电容器应用领域的研究现状．总结了各类超级电容模型、功率电路拓扑、非线性

2、控制策略的特点。指出应通过系统的优化评估实现超级电容器储能系统整体性能的改善、储能利用率的提高以及构建成本的下降。关键词：超级电容器；储能系统；功率变换器；控制策略中图分类号：TM9文献标识码：A文章编号：1000—100X(2011)l2—0o51—03AReviewofSuperCapacitorEnergyStorageSystemApplicationResearchZHANGHui-yan，CHENGNan，JINGYang’(1．Beo'ingTechnologyandBusinessUniversity，Beo'in

3、g100048，China)Abstract：Itisfeasibilityandimportantsignificancetotheapplicationofsupercapacitorenergystoragesysteminsmoothingandbufetingunstablepowerneeds，improvingpowerquality．Thispaperaddressestheresearchstateofsupercapacitorapplicationsfrombasicproperties，models，pow

4、erconversion，controlstrategies，systemoptimizationandevaluation，tocapacitydetermination．Moreover，inordertoadvancetheperformance，raisingtheutilizationrateofoverallenergystorageandreducingcosts，thepaperproposesthatsynthesisoptimizationandassessmentshouldbemadebeforeconst

5、ructingthesupercapacitorenergystoragesystem．Keywords：supercapacitor；energystoragesystem；powerconverter；controlstrategyFoundationProject：SupposedbyNationalScience＆TechnologyPillarProgramDuringtheEleventhFive—YearP1anPeriod(No．2006BAA04B05)1引言一直受到关注。目前，从应用层面主要有物理模型和等效模型

6、两类。具有典型代表意义的为传输线超级电容器作为一种新型储能元件．具有容模型】和多阶梯模型[2]．如图1所示。量大、功率密度高、免维护、对环境无污染、循环寿命长、使用温度范围宽等优点。目前，超级电容器]的应用研究较为活跃：为不稳定电源提供备用能量。满足电动汽车及电机提供启动加速的瞬时高功率，制动过程的能量回收，调节改善电网中动态电压变化等。在对电能具有随机性、问歇性和突发(a)超级电容器传输线模型(b)超级电容器多阶梯模型性要求的应用场合，通过利用超级电容器备用储图1基于物理分布参数特性的网络模型能装置，可实现电力能源的快速、稳定、

7、灵活调节，这两种模型。考虑了超级电容器构成的分布这使超级电容器储能系统在诸多领域具有广泛而参数特性。由电阻和电容构成复杂网络逼近超级深远的应用前景。电容器的电气外特性。参数具有明确的物理意义，2超级电容器特性及模型但对于描述超级电容器充放电特性，复杂性限制自将超级电容器作为储能器件开始，其研究了应用的广泛性。基于简便性，通常采用集中参数模型对超级电容器进行描述【。其中最普遍的为如图2a所示的经典超级电容器等效集中参数模型。基金项目：“十一五”国家科技支撑计划(2006BAA04B05)其中串联等效电阻R表征了超级电容器电定稿日期：

8、201l一10一l1作者简介：张慧妍(1973一)，女，博士，副教授，研究方向为极．电解质的电阻性质。其存在性体现为充电结束控制理论在超级电容器储能系统中的应用。时超级电容器端电压小范围突降，大电流放电时51第45卷第12期电力电子技术Vo1．45