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超级电容储能装置作为兆瓦级风力机变桨系统备用电源的研究
作 者: 刘祎
导 师: 康顺;张建军
学 校: 华北电力大学(北京)
专 业: 动力工程
关键词: 超级电容 储能装置 备用电源 变桨系统
分类号: TM53
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要
对比风力机变桨系统备用电源的工作特性和超级电容特点特性,经研究发现超级电容特别适合使用于风力机变桨系统的备用电源。应用超级电容储能装置作为风力机变桨系统的备用电源,可显著延长备用电源的使用寿命、增强变桨系统的可靠性,乃至提高风力机的可靠性及发电利用时问。归纳了风力机变桨系统对备用电源的要求,回顾了各种电能储存技术的发展现状,并对各种电能储存技术的特点进行了讨论,指出了超级电容储能技术的研究意义。叙述了超级电容的原理,描述了超级电容的特性,给出了超级电容的物理模型,并对超级电容储能的关键技术进行了分析和研究。研究发现,超级电容串联使用时,电压均衡电路必不可少;并提出了采用一个非耗散有源电池平衡电路来维持电压实现超级电容组电压均衡的方法。研究了超级电容的常用充电方法、充电特性及%8&.电路的形式和控制方法。基于以高性能0&8为核心的检测电路的原理,设计了超级电容检测电路的一些核心控制程序的框图和流程图,用该检测电路实时检测超级电容电压,为电压均衡提供依据,从而可更有效的应用超级电容。
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全文目录
摘要 5-6 Abstract 6-7 目录 7-10 第1章 绪论 10-24 1.1 课题背景及研究的目的和意义 10-12 1.2 电能储存技术概述 12-14 1.2.1 铅酸蓄电池储能 12-14 1.2.2 钠硫电池储能 14 1.2.3 液流电池储能 14 1.2.4 燃料电池和电解器储能系统 14 1.3 超级电容的研究发展现状 14-17 1.3.1 超级电容器件的研究发展现状 14-15 1.3.2 超级电容储能的应用研究现状 15-17 1.4 超级电容及其储能系统 17-21 1.4.1 超级电容 17-18 1.4.2 超级电容储能的特点 18-21 1.5 超级电容储能关键技术问题 21-22 1.5.1 超级电容串联电压均衡技术 21-22 1.5.2 超级电容的串并联切换技术 22 1.5.3 超级电容储能系统的能量管理 22 1.6 论文的主要研究内容 22-24 第2章 超级电容原理与模型 24-32 2.1 超级电容分类 24 2.2 双电层超级电容工作原理 24-26 2.2.1 界面极化理论 25 2.2.2 界面双电层原理 25-26 2.3 超级电容主要性能参数 26-27 2.4 超级电容特性 27-29 2.4.1 充放电特性 27 2.4.2 端电压动态特性 27-28 2.4.3 漏电流及自放电 28-29 2.5 超级电容模型研究 29-32 第3章 超级电容均衡电路 32-38 3.1 电压均衡的必要性及意义 32-33 3.2 均衡电路分类 33-34 3.3 几种均衡电路 34-36 3.3.1 无源元件均衡电路 34-35 3.3.2 二极管均衡电路 35 3.3.3 DC/DC变换器法 35-36 3.4 选用的超级电容均压电路 36-38 第4章 超级电容充电电路 38-50 4.1 超级电容的充电方法 38-39 4.2 超级电容的充放电特性 39-40 4.3 超级电容充电原理 40-41 4.4 充电电路介绍 41-50 4.4.1 BUCK电路 41-44 4.4.2 脉宽调制器 44-45 4.4.3 电流控制型脉宽调制器UC3846简介 45-46 4.4.4 AC/DC转换电路 46-47 4.4.5 UC3846启动、供电电路 47 4.4.6 控制电路、驱动电路 47-49 4.4.7 保护电路 49-50 第5章 超级电容电压检测 50-61 5.1 超级电容电压检测系统概述 50 5.2 超级电容组电压检测模块硬件设计 50-57 5.2.1 超级电容组电压检测电路概述 50-51 5.2.2 ATMEGA8单片机为核心的控制电路 51-52 5.2.3 通讯模块 52-53 5.2.4 单片机系统抗干扰技术 53-55 5.2.5 PHOTOMOS继电器组成的切换电路 55-56 5.2.6 差动放大器AD629及其应用 56-57 5.3 检测系统软件设计与实现 57-61 5.3.1 主程序模块 58 5.3.2 A/D转换程序 58-59 5.3.3 串口程序 59-61 第6章 结论与展望 61-62 6.1 结论 61 6.2 今后工作展望 61-62 参考文献 62-68 攻读工程硕士学位期间发表的论文及其它成果 68-69 致谢 69-70 作者简介 70
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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电器 > 电容器
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