阶梯式快速混合储能系统设计及控制策略研究.pdf

第４３卷第９期２０１５年５月１目电力系统保护与控制ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＶｏ１．４３ＮＯ．９Ｍａｙ１，２０１５阶梯式快速混合储能系统设计及控制策略研究刘振宇，马民，马辉栋，王海婷，路志明（１．山西农业大学信息科学与工程学院，山西太谷０３０８０１；２．山西农业大学工学院，山西太谷０３０８０１）摘要：针对微风、弱光条件下，风能、太阳能发电系统中储能设备效率低的问题，提出超级电容器阶梯式快速储能模型，并以超级电容器和锂电池为基本储能元件设计了阶梯式快速混合储能系统。基于超级电容器快速充放电的特点，将多个超级电容器串联，设计了一种阶梯式快速储能设备。利用锂电池能量密度大的特点，将阶梯式快速储能设备与锂电池结合，设计实现了一种阶梯式快速混合储能系统。该系统可实现充电、控制、保护和显示等功能。经过试验验证，该系统可解决风力、光伏发电机在微风、弱光状态下，电池低电压运行的储能问题，有效提高了微能的利用率。关键词：超级电容器；阶梯式；储能；控制策略；测试ＳｔｏｒａｇｅｓｙｓｔｅｍａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｒｇｙｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｓｔｅｐｗｉｓｅａｎｄｆａｓｔｓｔｏｒａｇｅｅｎｅｒｇｙＬＩＵＺｈｅｎｙｕ，ＭＡＭｉｎ，ＭＡＨｕｉｄｏｎｇ，ＷＡＮＧＨａｉｔｉｎｇ，ＬＵＺｈｉｍｉｎｇ（１．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｘｉＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔａｉｇｕ０３０８０１，Ｃｈｉｎａ；２．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＳｈａｎｘｉＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔａｉｇｕ０３０８０１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｌｏｗｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｄｅｖｉｃｅｓｏｆｗｉｎｄｅｎｅｒｇｙａｎｄｓｏｌａｒｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｂｒｅｅｚｅａｎｄｗｅａｋｌｉｇｈｔ，ａｍｏｄｅｌｏｆｓｔｅｐｗｉｓｅｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｔｏｓｔｏｒａｇｅｅｎｅｒｇｙｒａｐｉｄｌｙｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ，ａｎｄａｓｔｅｐｗｉｓｅｈｙｂｒｉｄｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｓｙｓｔｅｍｗｈｉｃｈｔａｋｅｓｌｉｔｈｉｕｍｂａｔｔｅｒｙａｎｄｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒａｓｔｈｅｂａｓｉｃｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｆｅａｔｕｒｅｏｆｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｃｈａｒｇｅａｎｄｄｉｓｃｈａｒｇｅ，ａｎｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｄｅｖｉｃｅｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｂｙｓｅｔｔｉｎｇｍｕｌｔｉｐｌｅｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｉｎｓｅｒｉｅｓｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ．ＵｓｉｎｇｔｈｅｆｅａｔｕｒｅｏｆｈｉｇｈｅｎｅｒｇｙｄｅｎｓｉｔｙｏｆｌｉｔｈｉｕｍｂａＲｅｒｙ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｅｓｉｇｎｓａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔｓａｄｅｖｉｃｅｃｏｍｂｉｎｉｎｇｓｔｅｐｗｉｓｅｆａｓｔｓｔｏｒａｇｅｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｌｉｔｈｉｕｍｂａｔｔｅｒｙ．Ｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓｓｕｃｈａｓｃｈａｒｇｉｎｇ，ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ，ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ｄｉｓｐｌａｙｉｎｇａｎｄＳＯｏｎ．Ｔｈｅｔｅｓｔｖｅｒｉｆｉｅｓｔｈａｔｔｈｅｓｙｓｔｅｍｃａｎｓｏｌｖｅｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｐｒｏｂｌｅｍｉｎｌｏｗｖｏｌｔａｇｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｂｒｅｅｚｅａｎｄｗｅａｋｌｉｇｈｔａｎｄｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｍｉｃｒｏｐｏｗｅｒｓｏｕｒｃｅｏｆｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ．ＴｈｉｓｗｏｒｋｉｓｓｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙＮａｔｉｏｎａｌＨｉｇｈ－ｔｅｃｈＲ＆ＤＰｒｏｇｒａｍｏｆＣｈｉｎａ（８６３Ｐｒｏｇｒａｍ）（Ｎｏ．２０１２ＡＡ０５０２１７），ＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ（Ｎｏ．３１３７１５２７），ａｎｄＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＳｈａｎｘｉＰｒｏｖｉｎｃｅ（Ｎｏ．２０１３０１１０３３－１．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒ；ｓｔｅｐｗｉｓｅ；ｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅ；ｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙ；ｔｅｓｔ中图分类号：ＴＫ８２文献标识码：Ａ—文章编号：１６７４３４１５（２０１５）０９．００６９．０７０引言随着环境的恶化和化石资源的短缺，利用风能、太阳能等无污染、可再生新型能源发电受到越来越多的认可和关注。但是，这两种发电方式往往受到风力强度和光照强度的限制，因此，解决如何有效利用微风、弱光等微能进行储能发电的问题，对于基金项目：国家高技术研究发展计划（８６３计划）（２０１２ＡＡ０５０２１７）；国家自然科学基金（３１３７１５２７）；山西省自然—科学基金（２０１３０１１０３３１）改善微电网的电能质量和运行性能具有重要意义ｌＪＪ。风力、光伏发电中常见的储能形式有飞轮储能、蓄电池储能和电容器储能等，其中机械储能常受到转速和机械强度的限制，蓄电池寿命较短Ｌ２Ｊ。超级电容器具有优良的脉冲充放电性能和大容量储能性能，其功率密度大、质量轻、无污染、可多次充放电，是一种新型的储能装置，近年来受到国内外科学研究人员的广泛重视Ｉ３】。张步涵等【４Ｊ利用串并联型超级电容器储能系统在风力发电中的应用，实现了改善电网分布的电能质量的稳定性。李军徽等Ｌ５Ｊ利用超级电容器混合储能保护蓄电池，提高储能的．．７０．．电力系统保护与控制技术经济性及其控制策略的有效性。彭思敏等【６］提出了大型蓄电池储能系统接入的实现形式及其控制策略，保证公共供电点电压和频率的稳定，谐波含量小，满足供电要求。桑丙玉等研究了混合储能的拓扑结构和控制策略的优缺点。基于以上研究，超级电容器对储能的功率、能量变化有很好的技术经济性Ｊ，但关于在微风和光照强度低时，小型风力机和太阳能光伏板工作在低电压状态时的储能目前尚没有相关文献。本文针对微能状态下小型风力发电机储能问题，提出超级电容器阶梯式快速储能模型，设计并实现了超级电容器与锂电池相结合的混合储能系统，实现了微风发电和太阳能微光条件下的储能。通过仿真和试验，验证了阶梯式快速混合储能及控制策略的可行性和有效性。１超级电容器的数学模型超级电容器是上世纪７０、８０年代发展起来的一种新型储能器件，具有容值大、功率密度高、充放电速度快、工作温度范围宽、循环寿命长和无污染等优点，性价比高、发展空间大，是风力、太阳能发电中较为理想的储能器件Ｊ。本文对超级电容结构简单地理解为利用电极和电解液之间形成的界面双电层电容来存储能量，我们采用图１、图２所示的超级电容器充放电模型。图１所示为德拜极化电池充电模型，。为分离电阻，其大小决定于双电层电容器电解质导电率以及电极材料表面积；。为电荷转移电阻，Ｃａ为吸附电容，温度将决定其值的变化【１¨】。图２所示为超级电容器放电等效模型。超级电容器处在放电状态时，负载一“∽般被等效为阻值为Ｒ的电阻。为超级电容器短路电压，甜。（）为超级电容器理想等效电容的电压，ｉｃ（ｔ）为电容器放电电流。本文超级电容器的基本能量是这样选定的：按ＬＶＲＴ要求给定的整个低压工况期问，以可储存于系统的全部定额能量作为基本能量。储能器件的规格局＿ＶＲＴ可按ＬＶＲＴ曲线以上和０．９Ｐ．ｕ．以下所界定的面积计算。图１超级电容器充电等值电路Ｆｉｇ．１Ｃｈａｒｇｅｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｃｉｒｃｕｉｔｏｆｓｕｐｅｒ－ｃａｐａｃｉｔｏｒ图２超级电容器放电等效电路—Ｆｉｇ．２Ｄｉｓｃｈａｒｇｅｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｃｉｒｃｕｉｔｏｆｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒ、，ＲＴ＝。［（０．９一Ｖｍｉ）ｔｌ＋０．５（ｔ：一ｔ１）（０．９一Ｖｍｉ）］（１）式中：尸ｈ。。为基本功率；Ｖｍ．ｎ、ｆｌ、ｔ２见图３所示ＬＶＲＴ特性图。由此，可确定故障期间必须管理的能量。假定横跨储能器件的最高电压为。ｌｒｅｆ（直流电压基准值），需求的电容值则按式（２）求得。ｃｅ。＝２ＥＬｖＲ／ｆ（２）式中，ｅ为超级电容器组的等值电容。”ｌＯ图３典型的ＬＶＲＴ特性Ｆｉｇ．３ＴｙｐｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓＬＶＲＴ储能系统若允许改变整定点，延长储能器件利用的时间标度，从而使储能的效益最大化，但此时只能稍微放弃输出功率的固定调节，通过管理系统的正确设计，消减或提升微风储能功率基准值，针对储能调节的方法进行管理，对于风力发电，调节当地能源，时间标度效率最大化来提升功率基准值，这样才可以使储能器件接近保持储能的上限或下限运行。２阶梯式快速储能系统电路设计本设计主要采用单片机来完成对阶梯式快速混合储能系统的充电、控制、保护和在线显示等功能。系统工作中，首先对各超级电容器充电，当各个超级电容器的电压达到某一值后实现对超级电容器的串联组合使其电压达到１２Ｖ；然后对１２Ｖ锂电池进行充电。阶梯式快速储能系统的整体结构框图如图４所示。刘振宇，等阶梯式快速混合储能系统设计及控制策略研究一７１．图４阶梯式快速混合储能系统结构图Ｆｉｇ．４Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｉａｇｒａｍｏｆｃａｓｃａｄｅｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｓｙｓｔｅｍ２．１阶梯式充电主电路单个电容的充电电路如图５所示。单片机的输出端口为高电平时，光电耦合器Ｕ１导通，使三极管Ｏ１也导通，这时场效应管Ｑ３的栅极电压达到导通电压使场效应管Ｏ３导通。由于三极管Ｑ１的导通使其集电极变为低电平，这时三极管Ｑ２也导通。这就使风力机或太阳能电池板发出的电通过三极管Ｑ２、二极管Ｄｌ、场效应管Ｏ３对超级电容开始充电。当检测电路检测到超级电容的电压达到设定阈值时，单片机便将光电耦合器的输入端置为低电平，使三极管Ｑ２的基极变为高电平，场效应管的栅极变为低电平，这时超级电容充电电路便被断开停止充电。由于使用的超级电容器型号为６３０Ｆ／２．５ｖ，而最终是给１２Ｖ蓄电池充电，需要６个相同的电容器图５单个电容的充电电路Ｆｉｇ．５Ａｓｉｎｇｌｅｃａｐａｃｉｔｏｒｃｈａｒｇｉｎｇｃｉｒｃｕｉｔ机相串联才能给蓄电池充电。充电过程中，六个超级电容的顺序充电通过控制多个开关的通断实现；充电电源在为单个电容充电时，电源与电容共地，控制此电容的开关亦与电容共地；由此，六个电容须共地，我们采用光电耦合器实现了六个电容依次与地相连。充电过程中，正负是互相变化的，电路中采用二极管，以防止在充电时各电容问形成寄生回路。考虑到电子开关管的功耗比继电器要小得多，控制电路中采用电子开关来控制电容器充电电路的通断。超级电容器的充电部分主电路如图６所示。图６超级电容器的充电部分主电路图Ｆｉｇ．６Ｐａｒｔｉａｌｄｉａｇｒａｍｏｆｍａｉｎｃｉｒｃｕｉｔｆｏｒｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｃｈａｒｇｉｎｇ２．２锂电池充电主电路超级电容充电完成后经过串联，其总电压比锂电池的端电压稍高，这时其通过二极管Ｄ１、继电器的常闭触点给１２Ｖ锂电池充电。当锂电池的端电压达到其允许的最高电压时将使并联在其两端的稳压二极管Ｄ３击穿，这时三极管Ｑ１的基极与发射极问电压达到导通电压０．７Ｖ，三极管Ｑ１导通使继电器Ｋ１得电，其常闭触点将断开，使锂电池的充电电路．７２．电力系统保护与控制断开，起到保护锂电池的作用。锂电池的充电主电路如图７所示。ＤＩ图７锂电池的充电主电路图Ｆｉｇ．７Ｍａｉｎｃｉｒｃｕｉｔｄｉａｇｒａｍｏｆｂａｔｔｅｒｙｃｈａｒｇｉｎｇ３阶梯式快速混合储能系统检测控制策略阶梯式快速混合储能系统的检测控制可通过纯软件检测实现，也可通过由光电耦合器与二极管组成的电路实现。由纯软件实现的系统检测控制，是通过Ａ／Ｄ转换器对各电容两端电压进行Ａ／Ｄ转换【】引，将结果送入８９Ｃ５１与预设值进行比较，当大于设定值时，充电主电切断，然后对下一电容进行充电。该方法基于软件实现，具有电容充电最大值易改变的优点，只要改变程序中设定值便可【ｊｊ＿；但是，该检测控制电路中采用元器件较多，造成功耗较大，经实测，由于微风所需时间为２０ｍｉｎ，在这个过程中检测控制电路消耗电能为３６０Ｊ，也就是电容储存的能量与控制电路消耗的能量近乎相同，即设计毫无意义。由光电耦合器与二极管组成的检测控制电路采用了二极管来进行电容器电压的检测。该方式实现的系统检测控制使用元器件数量少，且每个元器件在电容未被充电到设定值时几乎不消耗电能¨】；但是，该电路中，其充电最大值不易改变。基于以上考虑，我们采用光电耦合器、二极管组成的检测电路与软件相结合的检测方式，实现对系统的检测控制，其检测控制策略框图如图８所示。图８检测控制策略框图Ｆｉｇ．８Ｂｌｏｃｋｄｉａｇｒａｍｏｆｄｅｔｅｃｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙ由光电耦合器与二极管组成的检测控制电路如图９所示。当每个电容两端的电压为２Ｖ时单片机切断其充电主电路，接通下一电容充电主电路；二极管采用硅管，在电容两端并联了三个二极管（包括光电耦合器中的发光二极管）；为防止电流过大造成光电耦合器的损坏，在二极管电路中串联一个电阻Ｒ１；在充电过程中当超级电容两端的电压达到２Ｖ时光电耦合器的发光二极管和光耦中三极管将导通【Ｊ引，使与电阻Ｒ２连接的三极管Ｏ１导通，使三极管的集电极电位为低电平；随即将这个电容的主电路断开，同时接通下一个电容的充电电路，对下一超级电容充电。图９检测控制单元电路Ｆｉｇ．９Ｃｉｒｃｕｉｔｏｆｄｅｔｅｃｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｕｎｉｔ系统检测控制电路，检测控制流程如图１０所示。（１）主控程序设计。主要完成程序初始化，变量初始化以及一些端口的定义。定义Ｐ０口为超级电容充电完成信号输入端，Ｐｌ口为单片机切断电容充电主电路信号输出端。（２）充电控制程序。当电容器两端电压达到设定值时，其控制电路将Ｐ０口变为低电平，然后将Ｐ１口变为低电平，同时将下一路对应位置设为高电平，对下一电容器进行充电Ｌｌ。ｌ。（３）扰动消除程序。在电容充电过程中单片机端口可能会由于其电源不稳定或周围电场影响使其端口电位发生变化，使单片机发生误动作。设计中调用延时程序来消除该扰动。４系统电路试验验证（１）电容充电控制电路准确性测试试验中先设定各电容两端充电电压为２Ｖ，即当电容两端电压达到２Ｖ时控制电路就将其充电电路切断，给下一个电容充电，然后使用直流可调电源给电容充电，如图１１所示为充电控制准确性测试电路图。该图使用直流可调电源给电容充电，当检测到电容两端电压达到设定值时，蜂鸣器发声。其试验结果如表１所示。刘振宇，等阶梯式快速混合储能系统设计及控制策略研究．７３一图１０检测控制流程框图Ｆｉｇ．１０Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｐｒｏｃｅｓｓｅｓ表１电容充电控制电路准确性测试表Ｔａｂｌｅ１Ａｃｃｕｒａｃｙｔｅｓｔｔａｂｌｅｆｏｒｃａｐａｃｉｔｏｒｃｈａｒｇｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｃｉｒｃｕｉｔ电容器序号１２３４５６１９６ｌ９９２叭ｌ８８１８７ｌ９９电容所充１９５１９７ｌ９８１８６１８８２０３电压，２０ｌ１９５１９９１９４１８４１９６（２）锂电池保护电路测试试验中先将连接好的锂电池保护电路接到锂电池两端，再用充电器给锂电池充电，如图１２所示，观测锂电池两端电压变化，观察其电压达到所允许最高电压时其保护电路能否将锂电池断开。测试表明保护电路可以正常工作。（３）设计充电最低电压测试试验中用直流可调稳压电源来模拟低速运行的风力机，将储能装置接到电源两端，先将每个电容充电到１Ｖ，然后调节电源的输出电压，观测其开始充电的最低电压，如图１３所示，测试数据如表２所示。表２储能装置开始充电的最低电压Ｔａｂｌｅ２Ｍｉｎｉｍｕｍｖｏｌｔａｇｅｏｆｓｔｏｒａｇｅｄｅｖｉｃｅｆｏｒｓｔａｒｔｃｈａｒｇｉｎｇ３８Ｐ００／ＡＤＯＸＴＡＬｌ３７Ｐ０．１／ＡＤ】．１点一一＼０Ｉ一４３６Ｐ０２／ＡＤ２Ｐ０３／ＡＤ３ＸＴＡＬ２叫上ＯＣＩ－２．，。。３５渊＝一７３４Ｐ０．４／ＡＤ４３３Ｐ０．５／ＡＤ５３２Ｐ０６／ＡＤ６：ｆＲＩ８。、Ｑ。Ｐ２ｏ／Ａ８豫Ｐ０．７／ＡＤ７ＲＳＴ；｝－＿Ｐ２．Ｉ／Ａ９Ｉ２４＿一Ｐ２．２，Ａｌ０ｌ；Ｐ２．３／ＡＩ］ＰＳＥＮＰ２４／Ａｌ２ＡＬＪＥ＿＿Ｊ２￡Ｐ２．５／Ａ＇ｔ３ＥＡＰ２．６／Ａｌ４２８Ｐ２７／Ａｌ５ＳＰＥＡＫＥＲｌ０Ｐ３０／ＲＸＤＰ１０Ｉ１ｌ２Ｐ３ｉ／ＴＸＤＰｌ１ｌ３Ｐ３２／１ＮＴ０Ｐ１２ｌ４Ｐ３３／１ＮＴＩＰ１．３ｌ５Ｐ３４／Ｔ０ＰＪ４Ｉ６Ｐ３５／ＴｌＰｌ５Ｐ３．６／ＷＲＰ１．６ＩｌＩｌ７Ｐ３７，ＲＤＰｌ７图１１充电控制准确性测试电路图Ｆｉｇ．１】Ｃｉｒｃｕｉｔｄｉａｇｒａｍｏｆａｃｃｕｒａｃｙｔｅｓｔｏｆｃｈａｒｇｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌ划断第六个电群姓甭充满电．．７４．．电力系统保护与控制—Ｄ７１图１２锂电池保护测试电路Ｆｉｇ．１２Ｔｅｓｔｃｉｒｃｕｉｔｏｆｌｉｔｈｉｕｍｂａｔｔｅｒｙｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ图１３充电最低电压测试电路Ｆｉｇ．１３Ｔｅｓｔｃｉｒｃｕｉｔｏｆｌｏｗｅｓｔｃｈａｒｇｉｎｇｖｏｌｔａｇｅ５结论本文提出了超级电容器阶梯式快速混合储能模型，通过超级电容器阶梯式串联与锂电池储能相结合的方式，解决了微能状态下，因电压强度不够而导致的储能设备储能效率低的问题。经试验验证，该方案有效可行，可用于风力及太阳能发电系统，提高风力机和太阳能发电机对微能的利用。电路设计中，通过对继电器与电子开关管的特性、功耗及其在充电过程中消耗的电能、电容所储存能量的比较，得出充电电路选用电子开关管；根据电容连接情况及控制过程中出现的问题，选用光电耦合器来实现单片机与充电主电路的隔离；根据本设计想要实现的超级电容的充电顺序设计出了由ＡＤＣ０８０９实现的检测电路和由光耦与二极管实现的检测电路两种检测电路Ｉｌ，通过实验对这两种检测电路运行时电流与功耗比较得出，选用光耦与二极管来实现电压检测较合理。参考文献［１］邹和平，周玮，孙辉，等．基于超级电容器储能的双馈［２］［３］［４］［５］［６］［７］风力发电机低电压穿越研究［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１２．４Ｏ（１Ｏ）：４８－５２．ＺＯＵＨｅｐｉｎｇ，ＺＨＯＵＷｅｉ，ＳＵＮＨｕｉ，ｅｔａ１．Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｌｏｗｖｏｌｔａｇｅｒｉｄｅｔｈｒｏｕｇｈｏｆｄｏｕｂｌｙｆｅｄｗｉｎｄｇｅｎｅｒａｔｏｒｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓｔｏｒａｇｅ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１２，４０（１０１：４８．５２．黄宇淇，方宾义，孙锦枫．飞轮储能系统应用于微网的仿真研究［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１１，３９（９）：—８３８７．１１３．ＨＵＡＮＧＹｕｑｉ，ＦＡＮＧＢｉｎｙｉ，ＳＵＮＪｉｎｆｅｎｇ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｍｉｃｒｏｇｒｉｄｗｉｔｈｆｌｙｗｈｅｅｌｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１１，—３９（９）：８３８７，１１３．张莉，吴延平，李琛，等．基于超级电容器储能系统的’均压放电控制策略［Ｊ］电工技术学报，２０１４，—２９（４）：３２９３３２．ＺＨＡＮＧＬｉ，ＷＵＹａｎｐｉｎｇ，ＬＩＣｈｅｎ，ｅｔａ１．Ｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｆｏｒｂａｌａｎｃｅｄｄｉｓｃｈａｒｇｅｂａｓｅｄｏｎｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓｔｏｒａｇｅｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ，２０１４，２９（４）：３２９－３３２．张步涵，曾杰，毛承雄，等．串并联型超级电容器储能系统在风力发电中的应用［Ｊ］．电力自动化设备，２００８，２８（４）：１－４．ＺＨＡＮＧＢｕｈａｎ，ＺＥＮＧＪｉｅ，ＭＡＯＣｈｅｎｇｘｉｏｎｇ，ｅｔａ１．—Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｓｅｒｉｅｓｐａｒａｌｌｅｌｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｓｕｐｅｒ－ｃａｐａｃｉｔｏｒｉｎｗｉｎｄｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＥｑｕｉｐｍｅｎｔ，２００８，２８（４）：１－４．张国驹，唐西胜，齐智平．超级电容器与蓄电池混合储能系统在微网中的应用［Ｊ】＿电力系统自动化，２０１０，３４（１２）：８５－８９．ＺＨＡＮＧＧｕｏｊｕ，ＴＡＮＧＸｉｓｈｅｎｇ，ＱＩＺｈｉｐｉｎｇ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｈｙｂｒｉｄｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｓｙｓｔｅｍｏｆｓｕｐｅｒ－ｃａｐａｃｉｔｏｒｓａｎｄｂａｔｔｅｒｉｅｓｉｎａｍｉｃｒｏｇｒｉｄ［Ｊ］．ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，２０１０，３４（１２）：８５－８９．李海东，齐智平，冯之钺．超级电容器电力储能系统—的电压均衡策略［Ｊ１＿电网技术，２００７，３１（３）：１９２３，３４．ＬＩＨａｉｄｏｎｇ，ＱＩＺｈｉｐｉｎｇ，ＦＥＮＧＺｈｉｙｕｅ．Ｖｏｌｔａｇｅｂａｌａｎｃｉｎｇｓｔｒａｔｅｇｙｆｏｒｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｐｏｗｅｒｓｔｏｒａｇｅｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００７，３１（３）：１９－２３，３４．桑丙玉，陶以彬，郑高，等．超级电容一蓄电池混合储能拓扑结构和控制策研究『Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１４，４２（２）：１－６．ＳＡＮＧＢｉｎｇｙｕ，ＴＡＯＹｉｂｉｎｇ，ＺＨＥＮＧＧａｏ，ｅｔａ１．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｏｐｏｌｏｇｙａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｔｈｅｓｕｐｅｒ－ｃａｐａｃｉｔｏｒａｎｄｂａｔｔｅｒｙｈｙｂｒｉｄｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅ［Ｊ］．刘振宇，等阶梯式快速混合储能系统设计及控制策略研究一７５．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１４，４２（２）：１－６．［８］邓哲，周峰武，金灵辉，等．基于超级电容储能与自适应功率预测模型的电梯制动能量回收系统并网功率优化控制［Ｊ］．电工技术学报，２０１３，２８（９）：２－１０．ＤＥＮＧＺｈｅ，ＺＨＯＵＦｅｎｇｗｕ，ＪＩＮＬｉｎｇｈｕｉ，ｅｔａ１．Ｐｏｗｅｒｏｐｔｉｍａｌｃｏｎｔｒｏｌｏｆｅｌｅｖａｔｏｒｂｒａｋｅｅｎｅｒｇｙｒｅｃｏｖｅｒｙｓｙｓｔｅｍ—ｂａｓｅｄｏｎｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅａｎｄａｄａｐｔｉｖｅ—ｐｏｗｅｒｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｍｏｄｅｌ［Ｊ］．ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ，２０１３，２８（９）：２－１０．［９］任桂周，常思勤．一种基于超级电容器组串并联切换的储能系统［Ｊ】．电工技术学报，２０１４，２９（１）：１－３．ＲＥＮＧｕｉｚｈｏｕ，ＣＨＡＮＧＳｉｑｉｎ．Ａｎｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｓｙｓｔｅｍ——ｂａｓｅｄｏｎｓｅｒｉｅｓｐａｒａｌｌｅｌｓｗｉｔｃｈｏｖｅｒｏｆｕｌｔｒａｃａｐａｃｉｔｏｒｂａｎｋｓ［Ｊ］．ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ，２０１４，２９（１）：１－３．［１０］郭文川．单片机原理与接口技术【Ｍ】．北京：中国农业出版社，２００７．［１１］杨秀嫒，梁贵书．风力发电的发展及其市场前景［Ｊ］．电网技术，２００３，２７（７）：７８．７９．ＹＡＮＧＸｉｕｙｕａｎ，ＬＩＡＮＧＧｕｉｓｈｕ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｗｉｎｄｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎａｎｄｉｔｓｍａｒｋｅｔｐｒｏｓｐｅｃｔ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００３，２７（７）：７８－７９．［１２］杨俊华，吴捷，杨金明，等．现代控制技术在风能转换—系统中的应用［Ｊ】．太阳能学报，２００４，２５（４）：５３０５４０．ＹＡＮＧＪｕｎｈｕａ，ＷＵＪｉｅ，ＹＡＮＧＪｉｎｍｉｎｇ，ｅｔａ１．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｍｏｄｅｍｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｉｎｗｉｎｄｅｎｅｒｇｙｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＡｃｔａＥｎｅｒｇｉａｅＳｏｌａｒｉｓＳｉｎｉｃａ，２００４，２５（４）：５３０－５４０．［１３］张治安，邓梅根，胡永达，等．电化学电容器的特点及应用［Ｊ］．电子元件与材料，２００３，２２（１１）：２－６．ＺＨＡＮＧＺｈｉａｎ，ＤＥＮＧＭｅｉｇｅｎ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