随着新能源行业的飞速发展,风能、太阳能、潮汐能等新能源受到了越来越多的关注,然而新能源普遍存在间歇性和波动性,导致输出电压不稳定。为了解决这一问题,通常采用混合储能系统来稳定新能源的输出。超级电容器作为储能设备由于其高功率密度、充放电效率高以及成本低等特性,在混合储能系统中得到了广泛的应用。为了更好的发挥超级电容的大功率充放电的优点,设计具有好的动、静态特性的超级电容储能系统控制算法具有重要的理论意义和实际应用价值。在众多非线性控制方案中,滑模控制的DC/DC变换器具有鲁棒性强、动态响应好的优点,本文以超级电容储能系统为研究对象,设计先进的滑模控制方法。本文的研究内容如下:一、建立超级电容储能系统的数学模型。分别介绍构成超级电容储能系统的Boost（升压）变换器和双向DC/DC变换器的基本原理,利用状态空间平均法建立超级电容储能系统的状态空间模型。二、针对超级电容储能系统的输出电压控制问题,设计了积分终端滑模控制方案。首先,根据超级电容储能系统的非最小相位特性,以Boost（升压）变换器和双向DC/DC变换器的电感电流作为控制目标并提出功率分配策略分别求得电感电流的期望值。然后,设计积分终端滑模控制器作为超级电容储能系统的控制器,并给出了控制器的稳定性分析。最后,仿真对比了积分终端滑模控制和PI控制的性能,证实了所提出的积分终端滑模控制器的优越性。三、针对直流输入电压扰动和负载扰动问题,设计了基于非线性扰动观测器的积分终端滑模控制方案。首先,建立带有扰动的超级电容储能系统的模型。然后,设计非线性扰动观测器来观测超级电容储能系统中的扰动,将扰动估计值补偿到积分终端滑模控制器中,并证明了控制器的稳定性。最后,仿真对比了没有补偿的积分终端滑模控制器与基于非线性扰动观测器的积分终端滑模控制器的性能,证实了基于非线性扰动观测器的积分终端滑模控制器的优越性。四、搭建了超级电容储能系统硬件电路,验证所提出的控制算法。首先,搭建了Boost（升压）变换器、双向DC/DC变换器和超级电容均压电路作为主电路部分。然后,采用DSP-TMS320F28335芯片作为控制核心并设计隔离、驱动电路和检测电路与功率电路部分进行交互。最后,根据搭建的超级电容储能系统硬件实验平台,对提出的积分终端滑模控制算法和基于非线性扰动观测器的积分终端滑模控制算法进行实验验证,实验结果充分验证了所提出算法的有效性和优越性。