电机变频调速系统被广泛应用于电动汽车、轨道交通、物流运输和工业生产等场合。在一些不便于接入电网的场合中,往往采用高能量密度的蓄电池作为主要能源为电机供电。而在系统运行过程中电机往往会频繁起动和制动,当电机制动发电运行时直流母线会有再生能量聚集,由于单一蓄电池无法快速吸收这部分能量,大部分能量由制动单元消耗,造成能量的浪费。因此,采用循环寿命长、充放电响应速度快、功率密度高的超级电容作为辅助能源与蓄电池构成混合储能系统共同为电机提供能量并回收再生能量,得到了广泛地推广和应用。在混合储能系统供电的电机驱动系统中,混合储能系统与负载间供需功率不平衡会导致制动时母线能量聚集产生浪涌电压,电动时储能系统无法及时供给能量造成直流母线电压过低而致电机停机故障。而且储能单元之间的能量分配不协调也会导致系统能量循环,产生不必要的能量损失。针对这些问题,本文提出了一种用于电机驱动系统的蓄电池-超级电容混合储能系统效率提升方法。首先,建立蓄电池、超级电容和双向DC/DC变换器电路模型,分析蓄电池和超级电容各自的充放电特性及双向DC/DC变换器工作特性,根据系统要求,对蓄电池和超级电容进行选型,对变换器中IGBT模块、滤波电容和储能电感等进行计算与选型并完成系统主电路搭建。建立储能单元各自的效率-荷电状态数学模型,寻求它们的高效安全的工作区间。其次,研究混合储能系统能量流规律,寻找合适的能量传递与转换方式。设计状态识别与模式切换模块,实时跟踪负载电机运行状态,实现变换器模式快速切换。在分析传统控制策略的基础上,考虑蓄电池、超级电容及两个变换器的损耗,提出了一种基于系统总能量损耗最小的功率跟踪控制策略,跟踪电机负载功率变化并建立总能量损失函数,在决策变量约束条件下实时确定最优功率分配比,优化系统能量利用效率。最后,搭建了用于电机驱动系统的蓄电池-超级电容混合储能系统控制模型和实验平台,模拟实际电机驱动系统不同运行工况,并进行了传统控制策略和基于系统总能量损耗最小的功率跟踪控制策略的对比研究。仿真和实验结果表明,所提出的基于系统总能量损耗最小的动态功率分配方法能够减小母线电压波动,提高系统能量利用效率。