储能发电系统篇:超级电容器系统实时仿真

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超级电容凭借高功率密度、快充快放的特性,成为短期高功率储能场景的核心器件,其性能的优劣直接影响储能系统运行效能。本篇中我们基于 EasyGo 实时仿真器 EGBox Mini,对超级电容器系统进行仿真实验。

通过与离线实验对比,可以看到EasyGo实时仿真设备具备良好的仿真效果,在实际科研/教学中可以替代真实设备进行超级电容器系统的仿真模拟,进一步验证了 Easygo 仿真平台的准确性与可靠性。

 

 

超级电容器系统

 

 

超级电容器是适用于短期高功率场景的储能设备,与传统电池相比,具备更高的功率密度和更快的充放电速率。DCDC_SC电路拓扑结构如下图所示:

DCDC_SC_01.jpg

其中,低压侧为超级电容模型,额定电压16V,高压侧为直流电源,电压42V。控制采用恒定功率闭环控制,通过给定功率除以实际直流电压计算得到电流参考值,通过改变功率给定值的正负可以实现对超级电容的充电或者放电控制。

DCDC_SC_02.jpg

离线仿真

 

 

 

本次实验搭建超级电容器结构模型如图上方为主拓扑部分,下方为控制策略以及观测窗口。

DCDC_SC_03.jpg

模型运行过程中,设置初始功率给定值为1000W,0.05s时脉冲使能启动,10s时功率给定值变为-1000W。

超级电容实际电流波形及功率如下图所示:

DCDC_SC_04.jpg

从波形可以看出:在0.05s使能信号发出之后,功率在短时间被控制到设定值1000W,在10s时,功率值变化为-1000W。

EasyGo 实时仿真

 

 

 

EGBox Mini 产品系列是基于 CPU+FPGA 硬件架构设计的一体式紧凑型实时仿真产品,属于 EGBox 系列实时仿真器的入门级产品。其不同型号可完成硬件在环测试系统(HIL)或者快速控制原型系统(RCP)。
控制模型拓扑模型分别通过仿真上位机部署进两个实时仿真器(EGBox Mini),整体架构如下图所示:
三电平并网逆变器_07.jpg

当输入目标功率为1000W,实时模型运行结果如下图。其中,Power为电容功率,SC_V为电容电压,SC_V为电容电流,Vsc为输出端电压。

DCDC_SC_05.jpg

当输入目标功率为-1000W,实时模型运行结果如下图。

DCDC_SC_06.jpg

可以观测到:在使能信号发出之后,功率在短时间被控制到设定值1000W,在功率设置为-1000W时,功率值变化为-1000W,电容电压、电流及输出端电压相应变化,与离线结果一致。

实验证明,EasyGo实时仿真平台能够快速响应控制信号,且仿真结果与离线仿真高度一致,充分验证了该平台具备优异的仿真准确性与可靠性,为超级电容储能相关应用的研发与调试提供了精准高效的实时仿真支持。

基于EasyGo实时仿真平台的超级电容器系统实时仿真就分享到这里了,欢迎感兴趣的工程师们留言沟通。

 

 

 

 

 

 

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2026年3月11日 18:34
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