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一种基于改进型MMC的超级电容对称储能系统
摘要
该文介绍了一种基于改进型MMC的超级电容对称储能系统。在传统MMC技术基础上，通过引入独特的输出电压反馈控制策略和电容器之间的直接电压平衡技术，该系统不仅可以提高MMC的功率密度和电容器的使用寿命，还可以有效地实现能量有效管理和电能质量控制，从而满足新能源电网对储能系统的高性能和可靠性要求。实验结果表明，改进型MMC超级电容对称储能系统具有高效能、高安全性和高稳定性的特点。
关键词
改进型MMC，超级电容，对称储能系统，输出电压反馈控制策略，电容器直接电压平衡技术，能量有效管理，电能质量控制。
引言
储能技术是稳定电力系统的关键所在，为新能源电网的安全运行提供重要保障。而超级电容作为一种快速充放电和高功率密度的储能设备，近年来越来越受到人们的关注。然而，超级电容的电压波动和不对称充放电问题长期以来限制了其在电力系统中的应用。一种解决这些问题的方法是构建对称储能系统，其中超级电容器通过电压等值电路连接到电网中，以实现自我平衡和控制。而多电平换流器（MMC）作为一种高效、稳定和可控的直流/交流电力转换器，也可以用于储能系统，以提高能量有效管理和电能质量控制的水平。
本文提出一种基于改进型MMC的超级电容对称储能系统，旨在提高MMC的功率密度和电容器的使用寿命，在提高能量有效管理和电能质量控制的同时，解决超级电容的电压波动和不对称充放电问题。
系统结构
改进型MMC超级电容对称储能系统结构如图1所示。
（插图：改进型MMC超级电容对称储能系统结构图）
系统由三个主要部分组成：改进型MMC单元、电容器模块和控制策略。改进型MMC单元包括两个主电源和多个子电源，可实现电压精度和电容器电压平衡控制；电容器模块包括多个超级电容器，通过电压等值电路连接到电网中；控制策略是该系统的关键，包括电容器内部电压控制和输出电压反馈控制技术，可通过高效能、高安全性和高稳定性的方法实现能量有效管理和电能质量控制。
工作原理
改进型MMC超级电容对称储能系统的工作原理如下：
1.将两个主电源交替带电直接连接到电容器电极上，以实现高电压精度和低损耗的电压平衡控制。
2.经过电容器模块的电能被MMC单元分解为多个子电源，通过改进型MMC单元的正反向电压控制和输出电压反馈控制策略，使得每个子电源以相等的电压输出，实现电容器内部电压平衡。
3.经过电容器模块的电能被送到电网中，并通过输出电压反馈控制技术进行整体电压控制，以实现能量有效管理和电能质量控制的目的。
实验结果
为了验证改进型MMC超级电容对称储能系统的性能，进行了基于Matlab/Simulink和PLECS软件的仿真实验和实际硬件实验。
实验结果表明，改进型MMC超级电容对称储能系统具有高效能、高安全性和高稳定性的特点。在效率方面，改进型MMC单元能够实现高电压精度和低损耗的电压平衡控制，大大提高了MMC的功率密度和电容器的使用寿命；在电能质量控制方面，输出电压反馈控制技术可以有效地控制整体电压，提升电能质量和稳定性；在电容器内电压平衡方面，通过电容器直接电压平衡技术，确保每个子电源以相等的电压输出，避免了电压波动和不对称充放电问题。因此，该系统可以满足新能源电网对储能系统的高性能和可靠性要求。
结论
本文介绍了一种基于改进型MMC的超级电容对称储能系统，并对其结构、工作原理和实验结果进行了详细的介绍和分析。通过引入独特的输出电压反馈控制策略和电容器之间的直接电压平衡技术，该系统不仅可以提高MMC的功率密度和电容器的使用寿命，还可以有效地实现能量有效管理和电能质量控制，从而满足新能源电网对储能系统的高性能和可靠性要求。实验结果表明，改进型MMC超级电容对称储能系统具有高效能、高安全性和高稳定性的特点，这为超级电容的广泛应用提供了新的思路和实践基础。