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太阳能作为一种绿色新能源,主要用来进行光伏发电,超级电容作为一种新型的能量存储装置,可用于存储光伏发电系统中的能量。对光伏超级电容储能系统的控制分为对超级电容充电过程的控制以及对超级电容放电过程的控制,最终实现太阳能板对超级电容的恒压充电以及超级电容对负载的恒压放电。本文分别通过信号与能量两种控制策略实现对超级电容储能系统的控制。信号控制策略包括滑模控制方法(Sliding Mode Control,SMC)与反步控制方法(Backstepping Control),能量控制策略为端口受控哈密顿控制方法(Port-Controlled Hamiltonian,PCH)。第一,基于SMC控制理论与Backstepping控制理论,分别求取了超级电容充放电时系统的控制器,通过仿真对控制效果进行了验证,仿真结果表明所设计的信号控制器均可以实现对超级电容储能系统的控制且系统具有较强的抗负载扰动能力。将两种信号控制器的控制效果进行对比分析,结果表明所设计的SMC控制器可以加快系统的响应速度,Backstepping控制器可以提高系统的稳态性能。第二,基于PCH控制理论,分别建立了超级电容充放电时系统的模型。基于能量成形、阻尼注入、互联配置原则分别求取了系统的PCH控制器,通过仿真对控制效果进行了验证,仿真结果表明所设计的PCH控制器可以实现对超级电容充放电过程的控制且系统有较强的抗负载扰动能力。第三,对传统的PCH控制方法进行改进,分别通过Tanh函数,Arctan函数以及指数函数实现了系统的变阻尼PCH控制并进行了仿真验证,仿真结果表明设计的控制器均可实现对超级电容充放电过程的控制。在d SPACE实验平台上对控制效果进行了验证,实验结果表明所设计的变阻尼PCH控制器不仅可以实现对超级电容系统的控制而且能够使系统有更快的收敛速度。综上所述,本文以光伏超级电容储能系统为控制对象,分别通过SMC控制、Backstepping控制、PCH控制的方法实现了对超级电容充放电过程的控制。仿真以及实验结果表明,本文所设计的控制器均可以实现对超级电容充放电过程的控制,且经过改进的变阻尼PCH控制方法可以加快系统的响应速度。