太阳能是一种取之不尽,用之不竭的绿色能源,并且太阳能光伏发电过程简单,不消耗燃料,无噪声、无污染,因此光伏发电技术得到了迅速的发展。但是光伏发电会受到季节、气候等因素的影响导致输出功率具有很强的随机性和间歇性。储能装置可以为光伏发电系统提供能量确保系统能够安全稳定的运行。超级电容具有功率密度大、充放电速度快、循环寿命长等特点,在能量存储领域得到了很大的发展。因此本课题对应用于独立光伏发电系统的超级电容储能系统进行了研究。本文首先对超级电容单体的工作原理和性能特点进行了分析研究。总结归纳了国内外超级电容的建模现状,针对现有模型的不足,提出以系统辨识方法作为建模手段,应用递推增广最小二乘法对该目标函数进行优化求解,并获得了等效模型的参数。通过实验和仿真结果表明,所提模型能精确描述超级电容器的动态特性,建模方法可行。由于超级电容的单体电压很低,储能装置需要多个超级电容的串并联,所以本文也对超级电容的均压策略进行了研究。其次,对超级电容储能阵列进行了设计和优化,给出了超级电容阵列的容量计算方法。对非隔离双向DC-DC变换器的原理和拓扑结构进行了研究,分析了非隔离双向DC-DC变换器在运行过程中的突出问题,对消除振荡和软开关实现方法进行了研究。最后通过仿真验证了系统结构和参数设计的合理性和正确性。最后,本文建立了非隔离双向DC-DC变换器的小信号模型,并分析了其稳定性和动态特性。为了获得稳定性和快速响应,本文采用电压、电流的双闭环控制,并给出了基于Boost电路的统一电流控制器和基于母线电压闭环控制的电压控制器的设计方法。搭建了超级电容储能系统的MATLAB/SIMULINK仿真模型,通过仿真验证了该系统及其控制策略的正确性和有效性。