混合型水系超级电容器建模及其参数辨识

论文在深入分析混合型水系超级电容器工作机理的基础上,提出并建立一种可描述其充放电外特性的等效电路模型。首先对混合型水系超级电容器各组成元件进行单独建模;然后综合构成其整体等效电路模型;随后详细讨论了模型参数的辨识方法,推导了参数辨识的模型结构,并采用限定记忆递推最小二乘法辨识模型参数;最后利用实验数据对所建立的模型进行仿真分析和验证。实验和仿真结果证明了本文所建立模型的准确性。     

基于粒子群优化的超级电容器模型结构与参数辨识

为了分析超级电容器的动态特性,并准确估计荷电状态、健康状态等信息,需要建立超级电容器模型。提出以系统辨识方法作为建模手段,为克服广义误差准则不能保证模型输出误差最小的缺点,采用输出误差准则并推导出对应的非线性目标函数。应用粒子群优化算法对该目标函数进行优化求解,并获得模型参数。针对结构辨识问题,采用最终输出误差准则计算结构判别指标,通过比较该指标值确定模型最佳阶次。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。     

电化学超级电容器建模研究现状与展望

电化学超级电容器简称超级电容器,作为一种新型的储能装置在电力系统中具有广阔的应用前景。建立一个能精确反映实际工作特性的模型对于超级电容器的合理使用、性能优化和系统仿真具有重要的研究意义。本文介绍了超级电容器的基本工作原理,综述了现有的各种超级电容器模型,详细分析了各种模型的特点和适用范围,针对在工程中应用最多的等效电路模型进行了实验验证,并对实验结果和模型结构进行了深入探讨,通过分析超级电容器建模研究现状和存在的不足,展望了超级电容器建模研究的发展趋势和研究重点。     

新能源用超级电容器的模型综述

电化学超级电容器简称超级电容器,作为一种新型的储能装置,在电力系统中具有广阔的应用前景。建立一个能精确反映实际工作特性的模型,对于超级电容器的合理使用、性能优化和系统仿真具有重要的研究意义。本文介绍了超级电容器的基本工作原理,综述了现有的各种超级电容器模型,详细分析了各种模型的特点和适用范围,针对在工程中应用最多的等效电路模型进行了实验验证,并对实验结果和模型结构进行了深入探讨。通过分析超级电容器建模研究现状和存在的不足,展望了超级电容器建模研究的发展趋势和研究重点。     

小波去噪在动态负荷建模实测信号中的应用

动态负荷模型及其参数辨识是影响电力系统稳定性分析的重要因素。针对具体电网节点,采用实测数据进行模型参数辨识可以得到适用的负荷模型,本文重点对实测信号的去噪处理环节进行研究。采用均值滤波、中值滤波和小波去噪三种方法对用于动态负荷建模的实际测量电力信号进行去噪处理,通过对去噪信号波形的定性分析和对去噪信号与仿真结果信号的定量比较,表明小波去噪方法即能对测量信号具有平滑作用,又能跟随信号的突变,而且对于动态负荷模型曲线有很好的逼近特性,在动态负荷建模的实际测量信号去噪中具有潜在的应用价值。     

通用动态负荷模型电压阶跃检测和参数辨识方法

如何确定渐变电压信号等效阶跃点位置和采取合理的信号预处理方法对通用动态负荷模型参数辨识有重要影响。针对动态负荷建模试验的需要,利用等效电压阶跃来代替电压渐变信号,把聚类分析引入等效电压阶跃点检测中。在一定时间区间内考虑电压数值的分布特性,结合小波去噪进行负荷信号预处理,基于MATLAB平台,借助GUI(图形用户界面)开发手段,实现了通用动态有功负荷模型的参数辨识。实验结果表明:采用聚类分析方法,可以有效实现经均值滤波和小波去噪处理后的渐变电压信号的阶跃点检测;利用bior3.7小波4层分解去噪的信号进行参数辨识,结果稳定性最好。该方法适用于由于手动改变变压器分接头位置等引起的电压渐变条件下具有功率恢复特性的负荷建模和离线分析。     

超级电容电气参数辨识中激励信号与数据预处理问题分析

准确辨识超级电容电气性能参数是评价其使用性能的重要依据,因此在辨识实验设计和辨识数据的分析处理方面要深入分析并采用合适的方法,以此来提高参数辨识的精度。分别对辨识实验中涉及的激励信号的选择、实验数据长度和采样周期的确定、实验数据的滤波处理等问题进行讨论,并给出具体的解决方案。通过实验和仿真结果对比发现,基于文中的参数辨识实验设计方法,对原始实验数据经小波滤波预处理后可以获得更为精确的参数辨识结果,为实现超级电容电气参数的准确辨识提供了理论指导和依据。     

基于小波卡尔曼混合算法的陀螺仪去噪方法

为了能有效地减少MEMS（微电子机械系统）陀螺仪的随机漂移误差,使得随钻测量系统的精度得到提高,提出了一种基于小波与Kalman算法的混合滤波方法。首先使用小波分析的方法,对实测的陀螺仪数据进行多分辨分解得到平稳的数据信号,然后对数据进行时间序列分析建模建立陀螺仪误差模型,把小波分解后的低频信号作为系统输入,利用最小二乘法中直线拟合的方法改进卡尔曼滤波算法处理陀螺仪零点随机误差。实验分别分析了静态平稳信号和非平稳动态信号,并对处理效果进行了对比分析。仿真结果表明方法能有效降低信噪比,提高陀螺仪输出精度。     

超级电容器等效电路模型参数辨识算法比较研究

超级电容器等效电路模型参数是分析超级电容器电气特性和对其进行视情维护的重要参考依据。参数辨识结果的准确性直接影响超级电容器电气性能和当前使用状态的分析结果。从模型准确度与误差分析的角度出发,分别基于广义误差准则和输出误差准则推导模型参数辨识的优化目标函数,并相应地采用递推最小二乘法和粒子群优化算法实现模型参数辨识。通过实验和仿真手段对两种误差准则和算法的参数辨识结果及模型准确度进行分析和对比,结果表明两种参数辨识算法均可用于解决超级电容器等效电路模型参数的辨识问题,但是基于输出误差准则和粒子群优化算法可以获得更准确的结果。     

自适应Kalman滤波在电力工程形变监测中的应用

Kalman滤波常用于变形监测数据处理中,当观测环境不佳时Kalman滤波难以有效建立观测模型和函数模型。本文结合电厂边坡变形监测数据,首先利用小波去噪方法消除观测方程中的系统误差,然后采用单因子自适应Kalman滤波进行数据处理。结果表明,该方法可以削弱观测噪声影响,提高滤波响应速度,适用于电力工程形变分析。     

超级电容增强双馈风电机组电网低电压耐受能力的研究

为了提高双馈风电机组在电网电压故障过程中的耐受能力,延长机组不脱网时间,提高系统无功输出能力,在双馈风电机组中的变流器直流侧加装超级电容储能设备。分析了超级电容的工作状态,推导了容值的计算公式以及该控制策略下系统的无功功率极限。在PSCAD软件中建立了双馈风电机组以及相关控制系统的模型,并进行了仿真验证。仿真结果显示加装超级电容可以增强系统稳定性,延长机组故障下的不脱网时间,并且提高了无功输出能力。     

超级电容快速在线参数辨识及状态估计

传统的超级电容三支路RC等效电路模型在快速充放电过程中并不能很好地描述超级电容充放电特性,且三支路RC等效电路模型参数在线辨识困难.为了提高快速充放电工况下超级电容状态估计和参数辨识的准确性,提出了基于简化模型和EKF的状态估计和参数辨识方法.首先,通过对快速充放电工况下模型简化可行性分析,在满足精度要求的前提下将三支...     

超级电容器恒流充放电热行为分析

从混合动力汽车到电力系统等领域,超级电容器作为储能器件被应用在储能单元中。为了研究超级电容器性能受温度影响的现象,提出了一种超级电容器的三维热模型,并首先用有限元分析法仿真了常温条件下超级电容器恒流充放电过程中的热行为,然后用热电阻实际测量超级电容器充放电过程中内部温度的变化情况,结果表明该模型在中小电流充放电条件下能准确地模拟超级电容器的发热情况,其仿真结果与实验结果较符合。从而可知,在常温下,用中小电流对超级电容器充放电,超级电容器温升≤15°C,其性能是可靠的。     

基于充放电滞回特性的超级电容参数提取方法

准确提取参数对超级电容储能系统安全、可靠、高效运行具有重要意义。为克服测试系统复杂、有效数据点少、在线提取困难等问题,提出一种通过补偿内阻消除平衡充放电滞回差异的超级电容参数提取方法。该方法充分利用超级电容在充放电过程中由内阻压降引起的容值-端电压曲线不重合的物理特性,从充放电过程的所有数据中准确提取参数,可有效排除动态过程对参数提取精度的影响。理论分析与实验研究表明所提方法能在不同温度与电流条件下准确提取超级电容的等效参数,可为系统性能测试、优化控制以及高效运维提供有效支撑。     

基于动态能耗模型与用户心理的电动汽车充电负荷预测

针对城市中家用电动汽车与电动出租车出行能耗变化与充电决策问题,考虑实时交通路网、气温以及用户心理,提出一种基于动态能耗模型与用户心理的电动汽车充电负荷预测模型。首先,根据出行链理论建立家用电动汽车出行的时空转移模型,根据出行订单数据与源点-终点分析法对出租车出行规律进行模拟;其次,根据锂电池充放电实验数据分析不同温度对电池容量的影响,分析电动汽车在行驶过程中产生的耗电量并建立精细化的空调能耗模型和里程能耗模型。在此基础上引入锚定效应分析用户心理对充电决策的影响,建立考虑用户主观意愿的充电决策模型;最后,以成都三环内的实际路网为例,运用蒙特卡洛法对不同场景下的电动汽车充电需求进行时空预测,仿真结果验证了所提模型和方法的有效性。     

Supercapacitor Thermal Modeling and Characterization in Transient State for Industrial Applications

A new thermal model, which allows temperature distribution determination inside a supercapacitor cell, is developed. The model is tested for a supercapacitor based on the activated carbon and organic electrolyte technology. In hybrid vehicle applications, supercapacitors are used as energy-storage devices, offering the possibility of providing the peak-power requirement. They are charged and discharged at a high current rate. The problem with this operating mode is the large amount of heat produced in the device which can lead to its destruction. An accurate thermal modeling of the internal temperature is required to design a cooling system for supercapacitor module, meeting the safety and reliability of the power systems. The purpose of this paper is to study the supercapacitor temperature distribution in steady and transient states. A thermal model is developed; it is based on the finite-differential method which allows for the supercapacitor thermal resistance determination. The originality of this paper is in the fact that a thermocouple (type K) was placed inside the supercapacitor from Maxwell Technologies. A test bench is realized. The cases of supercapacitor thermal distribution using natural and forced convection are studied. Simulations and experimental results are reported to validate the proposed model. The results obtained with this model may be used to determine the cooling system required for actual supercapacitor applications.      

CO2活化氮掺杂炭气凝胶的制备及其性能研究

以间苯二酚、甲醛、氧化石墨烯和三聚氰胺为原料,通过溶胶-凝胶法制备氮掺杂炭气凝胶,再对其进行CO₂活化。用X射线衍射光谱法（XRD）、扫描电子显微镜法（SEM）、X射线光电子光谱法（XPS）和N₂吸附等进行物理性能分析,用交流阻抗谱、恒流充放电测试等进行电化学性能测试。随着活化温度的提高,材料表面形成了密集的具有大量孔的内部相互交联的网络结构。当活化温度为900℃时,所制备的样品比表面积最高,由NCAG-4的1 194 m²/g增大到CO₂-900-NCAG-4的1 849 m²/g。在经过活化以后,CO₂-900-NCAG-4表现出了最佳的电化学性能,将其组装成超级电容器,充放电循环2 000次后电容保持率达94.31%。