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《中国科学院研究生院(电工研究所)》 2006年
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超级电容器模块化技术的研究

李海东  
【摘要】:超级电容器模块化技术是超级电容器储能系统中的关键技术,对提高超级电容器储能系统的效率和能量利用率,增强储能系统的可靠性有着重要的意义。本文对超级电容器模型及其参数识别方法、超级电容器能量转移型电压均衡技术、中小功率超级电容器模块化技术及强脉冲放电应用领域中的超级电容器模块化技术进行了深入的研究。 在对已有模型深入分析的基础上,针对中小功率和强脉冲放电应用场合中的超级电容器模型,给出了一种新的模型参数辨识方法,拓宽了模型的应用范围,并通过仿真和实验对模型进行了验证。并结合超级电容器的模型对超级电容器充放电电流、充放电时间间隔长短与超级电容器损耗的关系进行了分析和讨论。 提出了能量转移型超级电容器串联电压均衡控制模型,采用电容器、电感作为超级电容器电压均衡的储能器件,分别提出了飞渡电容器、电感储能电压均衡方法,给出了单飞渡电容器和多飞渡电容器电压均衡方法的参数确定原则和控制策略,提出了平均值电感储能电压均衡法和相邻比较式电感储能电压均衡法。文中对飞渡电容器、电感储能电压均衡方法分别进行了仿真分析和实验,并对这些电压均衡方法进行了比较分析,给出了它们的技术特点和适用场合。 针对小功率超级电容器储能模块的特性,分别对开关电阻电压均衡方法和串并联切换技术进行了深入的研究,提出了采用开关电阻电压均衡电路和串并联切换电路的小功率超级电容器模块拓扑结构。建立了充电过程中开关电阻电压均衡模块充电损耗的数学模型,并提出了一种低损耗的开关电阻电压均衡电路的参数设计方法,它能使电压均衡模块在保障超级电容器模块可靠工作的同时,将电压均衡的损耗降到最低。 针对中等功率超级电容器储能模块的特性,提出了一种超级电容器电压均衡技术模块分级方案,解决了目前在中等功率电压均衡电路中存在的电压均衡速度慢、效率低、电源供电难等问题。并根据这种方案提出了电感与飞渡电容器组合、电感与开关电阻组合两种模块分级的电压均衡拓扑,并分别进行了仿真分析和实验。 对超级电容器应用于强脉冲放电应用领域的可行性进行了分析和研究。建立了强脉冲放电应用的超级电容器模块模型,给出了超级电容器储能系统的管理方案。在爆炸磁流体发电机的应用设计中提出了以超级电容器替代高压脉冲电容器作为储能器件建立强脉冲磁场的方法,对超级电容器模块和高压脉冲电容器模块进行了强脉冲放电仿真分析,并对仿真结果进行了对比,最后对超级电容器强脉冲放电性能进行了实验验证。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(电工研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TM53

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前8条
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3 黄汉奇;毛承雄;王丹;陆继明;张步涵;;可再生能源分布式发电系统建模综述[J];电力系统及其自动化学报;2010年05期
4 祁新春;李海冬;齐智平;;双电层电容器电压均衡技术综述[J];高电压技术;2008年02期
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【参考文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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【共引文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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10 刘若溪;张建华;刘淇辉;;基于有理插值法的TCR触发延迟角的求解与仿真[A];第十一届全国电工数学学术年会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张丛辉;船舶燃气轮机—发电系统稳定性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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【同被引文献】
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 彭道福;超级电容器储能系统在光伏发电系统中的研究与应用[D];北京交通大学;2011年
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【二级引证文献】
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10 李海东;赵艳雷;齐智平;赵斌;许洪华;;风电潮流优化控制系统的超电容均压策略[J];高电压技术;2009年08期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 田华亭;AGV用超级电容与蓄电池电电混合的实验研究[D];昆明理工大学;2010年
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3 翟宇;超级电容器成组技术在风力发电系统中的应用[D];北京交通大学;2011年
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9 本报记者 王敏;十几分钟引来3亿美元投资[N];深圳特区报;2006年
10 记者 徐荣;湘潭太阳能路灯出口非洲[N];湖南日报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 李海东;超级电容器模块化技术的研究[D];中国科学院研究生院(电工研究所);2006年
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5 范伟;超级电容器直流电源的研制及应用[D];华北电力大学(河北);2007年
6 余伟成;超级电容器直流储能单元研究与应用设计[D];华北电力大学(河北);2007年
7 马建业;混合储能技术在变电站直流系统中的应用研究[D];华北电力大学(河北);2009年
8 张家友;串联蓄电池组充电均衡系统的研究[D];合肥工业大学;2006年
9 张彬;超级电容器串并联技术的研究[D];华北电力大学(北京);2010年
10 柴庆冕;超级电容器储能系统充放电控制策略的研究[D];北京交通大学;2010年
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