超级电容器储能系统研究-开题报告

中北大学

毕业论文开题报告

学生姓名：学号：

学院、系：信息与通信工程学院电气工程系专业：电气工程及其自动化专业

论文题目：超级电容器储能系统研究

指导教师:

2013 年2月 27 日

毕业论文开题报告

1．结合毕业论文情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：

文献综述

1.1课题研究背景及意义

超级电容器的发展始于20世纪60年代，起先被认为是一种低功率、低能量、长使用寿命的器件。但到了20世纪90年代，由于混合电动汽车的兴起，超级电容器才受到广泛的关注并开始迅速发展起来。现今，大功率的超级电容器被视作一种大功率物理二次电源，各发达国家都把对超级电容器的研究列为国家重点战略研究项目。目前，超级电容器在电力系统中的应用越来越受到关注，如基于双电层电容储能的静止同步补偿器和动态电压补偿器等，国内外对他的研究和应用正在如火如荼地进行[1-2]。

与常规电容器不同的是它的容量可达到法拉级甚至千法拉级，且具有功率密度高，充放电速度快，寿命长，工作温度范围宽，可靠性高以及无污染等特点[3]。超级电容器的出现填补了传统静电电容器和化学电源之间的空白，并以优越的性能及广阔的应用前景而受到了许多国家的重视。由于超级电容器储能密度大，且能快速地吸收和释放能量，因而在光伏发电、风力发电等分布式发电系统中对提高电能质量的作用重大[4]。当分布式发电系统出现电压波动、大电网短时间供电中断等情况时，超级电容器可快速充放电以改善负荷电压，从而保证系统的安全性和可靠性[5]。

1.2国内外发展现状

1.2.1国外发展现状

超级电容器作为一种很有应用前景的新型储能装置，在国外已有相当多的部门或机构在从事这方面的研究和创新，有部分公司还实现了产品的商业化。目前，日本、美国和俄罗斯在这方面处于领先地位，几乎占据了整个超级电容器市场，这些国家的超级电容器产品在容量、功率和价格等方面各有自己的特点与优势，特别是日本，目前在全球的超级电容器生产总量中，日本本国生产占据了70％，如果算上日本在海外的生产厂家，其占有率超过90％，另外澳大利亚、印度以及欧共体中许多国家也在电化学超级电容器的研发和产业化方面展开了大量的工作[6-7]。

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２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：

2.1本课题要解决的问题

针对超级电容器在放电时电压不断下降，不宜直接对负载供电，通常需要在超级电容器和负载之间加入功率变换环节这个问题，分析双向DC/DC变换器的理论，建立超级电容器储能系统的直流变换模型，对不同的功率流向采用不同的控制方法，并进行仿真与实验验证，从而可提高超级电容器的能量利用率。

2.2本课拟采用的研究手段

超级电容器储能系统主电路主要包括三部分：整流单元、储能单元和逆变单元。整流单元采用三相全桥整流器，给超级电容器充电以及为逆变单元提供直流电能。逆变单元采用IGBT组成的三相电压型逆变器，通过变压器与电网相联。其工作原理框图如下：

超级电容器储能系统工作原理图负荷

整流器

逆

变

器DC-DC变换器

超级电容器

超级电容器储能系统并联在系统和负荷之间，电网通过整流器将交流电转换成直流电，再通过双向变换器（DC-DC）给超级电容器充电。当储能系统向外供电时，双向交换器充当放电器，通过IGBT逆变器将直流侧电压转换成与电网同频率的交流电压通过变压器将能量输送回电网或负荷。

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指导教师意见：

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年月日所在系审查意见：

系主任：

年月日