CN106443288A - 基于rc自然放电的超级电容可变电容模型参数测定方法 - Google Patents

基于rc自然放电的超级电容可变电容模型参数测定方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106443288A
CN106443288A CN201610699868.4A CN201610699868A CN106443288A CN 106443288 A CN106443288 A CN 106443288A CN 201610699868 A CN201610699868 A CN 201610699868A CN 106443288 A CN106443288 A CN 106443288A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ultracapacitor
voltage
scn
power supply
super
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610699868.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106443288B (zh
Inventor
常潇
雷达
候春青
张世锋
王金浩
杨赟磊
李慧蓬
李胜文
徐龙
张敏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Electric Power Research Institute of State Grid Shanxi Electric Power Co Ltd
Original Assignee
Electric Power Research Institute of State Grid Shanxi Electric Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Electric Power Research Institute of State Grid Shanxi Electric Power Co Ltd filed Critical Electric Power Research Institute of State Grid Shanxi Electric Power Co Ltd
Priority to CN201610699868.4A priority Critical patent/CN106443288B/zh
Publication of CN106443288A publication Critical patent/CN106443288A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106443288B publication Critical patent/CN106443288B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/01—Subjecting similar articles in turn to test, e.g. "go/no-go" tests in mass production; Testing objects at points as they pass through a testing station
    • G01R31/013—Testing passive components
    • G01R31/016—Testing of capacitors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于RC自然放电的超级电容可变电容模型参数测定方法，解决了传统的超级电容器参数测量方法复杂，成本较高，很难实现不同电容器组的扩展测量的问题。由直流充电电源（1）、充电电源开关（2）和防反充电二极管（3）组成充电系统，为超级电容器SC（4）充电；超级电容器SC（4）与放电开关（5）、线路电阻（6）和负载电阻（7）组成放电回路；电流记录表（8）和电压记录表（9）分别用于记录放电时超级电容SC（4）的输出电流和电压；详细考虑了超级电容放电电流，负载电阻功率和线路电阻影响，提出了一种适用于不同型号超级电容可变电容模型参数测定的装置，简化了测量步骤，减少了测量装置的成本。

Description

基于RC自然放电的超级电容可变电容模型参数测定方法
技术领域
本发明涉及一种基于RC自然放电的超级电容可变电容模型参数测定装置，适用于不同型号超级电容器(组)的可变电容模型参数测定。
背景技术
超级电容作为一项能量存储技术，提出了一种能在短时间内完成能量存储和释放的方法，在分布式发电和可再生能源应用中有着重要的作用。然而，商业化生产的超级电容，仅给出统一的电容值和内阻值来表示，并且有较大的修正误差。实验证明超级电容的电容值会随其电压变化，同时作为储能设备，超级电容一般要经过串并联后形成超级电容器组来使用。这种情况下依然使用厂商提供的电容值和内阻值来表示超级电容，则会造成预期结果与实际的工作情况有较大偏差。可变电容模型在原有电容串联内阻模型的基础上加入了并联的压控可变电容，准确描述了超级电容的电容值随电压变化特性。然而，对相关参数的测定则需要对超级电容进行恒流放电，需要特殊的恒流放电装置对放电电流进行控制。对于不同型号和电压等级的超级电容器(组)则需要不同的恒流放电装置来配合参数测定，扩展性不强。因此，传统的超级电容器参数测量装置结构和方法相对复杂，成本较高，很难实现不同电容器组的扩展测量。
发明内容
本发明提供了一种基于RC自然放电的超级电容可变电容模型参数测定方法，解决了传统的超级电容器参数测量方法复杂，成本较高，很难实现不同电容器组的扩展测量的技术问题。
本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：
一种基于RC自然放电的超级电容可变电容模型参数测定方法，包括以下步骤：
第一步、由直流充电电源(1)、充电电源开关(2)和防反充电二极管(3)组成充电系统，为超级电容器SC(4)充电；超级电容器SC(4)与放电开关(5)、线路电阻(6)和负载电阻(7)组成放电回路；电流记录表(8)和电压记录表(9)分别用于记录放电时超级电容SC(4)的输出电流和电压；
第二步、选择负载电阻(7)的电阻值Rload和功率Pload的基准值分别为：
第三步、将放电开关(5)置于断开位置，设置直流充电电源(1)电压为被测的超级电容器SC(4)的额定工作电压VSCN与防反充电二极管(3)导通额定压降压V3之和：即VSCN+V3，直流充电电源(1)电流为被测的超级电容器SC(4)的连续工作电流ISCN的一半，将充电电源开关(2)置于闭合位置，对超级电容器SC(4)进行充电；
第四步、观察电压记录表(9)的电压示数，当示数上升至超级电容器SC(4)的额定工作电压VSCN，直流充电电源(1)的输出电流减小为1％的超级电容器SC(4)的连续工作电流ISCN时，断开充电电源开关(2)，等待5分钟以避免超级电容电荷重新分配现象；
第五步、闭合放电开关(5)，通过负载电阻(7)对超级电容器SC(4)进行RC自然放电，并利用电流记录表(8)和电压记录表(9)分别记录放电时超级电容器SC(4)的输出电流和电压；
第六步、绘制超级电容器SC(4)的自然放电曲线，测量t0时刻，初始压降ΔV和初始电流I0，计算超级电容可变电容模型中的内阻RSC为：
第六步、从超级电容RC自然放电曲线中的电压曲线上选取两点P1(V1，t1)和P2(V2，t2)，其中V1为2/3的超级电容器SC(4)的额定工作电压VSCN，V2分别为1/3的超级电容器SC(4)的额定工作电压VSCN，根据以下公式计算可变电容模型的初始电容值C0和电压控制系数kV：
其中，
R6+R7＝Rtotal-RSC；
本发明在测量单一超级电容参数的基础上，还可以通过提高充电电源等级和调整放电回路中负载电阻和放电开关来实现对不同串并联组合的超级电容器组可变电容模型参数的测定。
本发明详细考虑了超级电容放电电流，负载电阻功率和线路电阻影响，提出了一种适用于不同型号超级电容可变电容模型参数测定的装置，简化了测量步骤，减少了测量装置的成本。
附图说明
图1所示为RC自然放电超级电容可变电容参数测定装置示意图；
图2所示为超级电容RC自然放电曲线图；
图3所示为超级电容可变电容模型图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明：
一种基于RC自然放电的超级电容可变电容模型参数测定方法，包括以下步骤：
第一步、由直流充电电源(1)、充电电源开关(2)和防反充电二极管(3)组成充电系统，为超级电容器SC(4)充电；超级电容器SC(4)与放电开关(5)、线路电阻(6)和负载电阻(7)组成放电回路；电流记录表(8)和电压记录表(9)分别用于记录放电时超级电容SC(4)的输出电流和电压；
第二步、选择负载电阻(7)的电阻值Rload和功率Pload的基准值分别为：
第三步、将放电开关(5)置于断开位置，设置直流充电电源(1)电压为被测的超级电容器SC(4)的额定工作电压VSCN与防反充电二极管(3)导通额定压降压V3之和：即VSCN+V3，直流充电电源(1)电流为被测的超级电容器SC(4)的连续工作电流ISCN的一半，将充电电源开关(2)置于闭合位置，对超级电容器SC(4)进行充电；
第四步、观察电压记录表(9)的电压示数，当示数上升至超级电容器SC(4)的额定工作电压VSCN，直流充电电源(1)的输出电流减小为1％的超级电容器SC(4)的连续工作电流ISCN时，断开充电电源开关(2)，等待5分钟以避免超级电容电荷重新分配现象；
第五步、闭合放电开关(5)，通过负载电阻(7)对超级电容器SC(4)进行RC自然放电，并利用电流记录表(8)和电压记录表(9)分别记录放电时超级电容器SC(4)的输出电流和电压；
第六步、绘制超级电容器SC(4)的自然放电曲线，测量t0时刻，初始压降ΔV和初始电流I0，计算超级电容可变电容模型中的内阻RSC为：
第六步、从超级电容RC自然放电曲线中的电压曲线上选取两点P1(V1，t1)和P2(V2，t2)，其中V1为2/3的超级电容器SC(4)的额定工作电压VSCN，V2分别为1/3的超级电容器SC(4)的额定工作电压VSCN，根据以下公式计算可变电容模型的初始电容值C0和电压控制系数kV：
其中，
R6+R7＝Rtotal-RSC；

Claims (1)

1.一种基于RC自然放电的超级电容可变电容模型参数测定方法，包括以下步骤：
第一步、由直流充电电源(1)、充电电源开关(2)和防反充电二极管(3)组成充电系统，为超级电容器SC(4)充电；超级电容器SC(4)与放电开关(5)、线路电阻(6)和负载电阻(7)组成放电回路；电流记录表(8)和电压记录表(9)分别用于记录放电时超级电容SC(4)的输出电流和电压；
第二步、选择负载电阻(7)的电阻值Rload和功率Pload的基准值分别为：
Pload＝VSCN·ISCN；
第三步、将放电开关(5)置于断开位置，设置直流充电电源(1)电压为被测的超级电容器SC(4)的额定工作电压VSCN与防反充电二极管(3)导通额定压降压V3之和：即VSCN+V3，直流充电电源(1)电流为被测的超级电容器SC(4)的连续工作电流ISCN的一半，将充电电源开关(2)置于闭合位置，对超级电容器SC(4)进行充电；
第四步、观察电压记录表(9)的电压示数，当示数上升至超级电容器SC(4)的额定工作电压VSCN，直流充电电源(1)的输出电流减小为1％的超级电容器SC(4)的连续工作电流ISCN时，断开充电电源开关(2)，等待5分钟以避免超级电容电荷重新分配现象；
第五步、闭合放电开关(5)，通过负载电阻(7)对超级电容器SC(4) 进行RC自然放电，并利用电流记录表(8)和电压记录表(9)分别记录放电时超级电容器SC(4)的输出电流和电压；
第六步、绘制超级电容器SC(4)的自然放电曲线，测量t0时刻，初始压降ΔV和初始电流I0，计算超级电容可变电容模型中的内阻RSC为：
第六步、从超级电容RC自然放电曲线中的电压曲线上选取两点P1(V1，t1)和P2(V2，t2)，其中V1为2/3的超级电容器SC(4)的额定工作电压VSCN，V2分别为1/3的超级电容器SC(4)的额定工作电压VSCN，根据以下公式计算可变电容模型的初始电容值C0和电压控制系数kV：
其中，
R6+R7＝Rtotal-RSC；
CN201610699868.4A 2016-08-23 2016-08-23 基于rc自然放电的超级电容可变电容模型参数测定方法 Active CN106443288B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610699868.4A CN106443288B (zh) 2016-08-23 2016-08-23 基于rc自然放电的超级电容可变电容模型参数测定方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610699868.4A CN106443288B (zh) 2016-08-23 2016-08-23 基于rc自然放电的超级电容可变电容模型参数测定方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106443288A true CN106443288A (zh) 2017-02-22
CN106443288B CN106443288B (zh) 2018-11-09

Family

ID=58181377

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610699868.4A Active CN106443288B (zh) 2016-08-23 2016-08-23 基于rc自然放电的超级电容可变电容模型参数测定方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106443288B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107449985A (zh) * 2017-08-16 2017-12-08 沈阳华创风能有限公司 一种变桨系统超级电容检测电路
CN107677892A (zh) * 2017-09-04 2018-02-09 西安交通大学 一种超级电容等效电路模型结构及验证方法
CN109212348A (zh) * 2018-08-31 2019-01-15 郑州正方科技有限公司 用于低功耗用电设备的电容式脉冲功耗检测系统
CN115980459A (zh) * 2023-03-21 2023-04-18 国网山西省电力公司电力科学研究院 一种基于最小二乘迭代算法的超级电容容值在线识别方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050033535A1 (en) * 2003-08-07 2005-02-10 Verbrugge Mark W. Adaptive algorithm to control and characterize super-capacitor performance
EP2128960A2 (en) * 2008-05-29 2009-12-02 Teknoware Oy Method and arrangement in conjunction with emergency light
CN103439603A (zh) * 2013-08-19 2013-12-11 安科智慧城市技术（中国）有限公司 一种超级电容储能装置荷电状态检测方法及装置
CN104569691A (zh) * 2015-01-27 2015-04-29 华北电力科学研究院有限责任公司 多类型储能系统的参数检测方法以及系统
CN105699807A (zh) * 2016-01-27 2016-06-22 东莞理工学院 超级电容器电气特征参数监测系统及辨识方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050033535A1 (en) * 2003-08-07 2005-02-10 Verbrugge Mark W. Adaptive algorithm to control and characterize super-capacitor performance
EP2128960A2 (en) * 2008-05-29 2009-12-02 Teknoware Oy Method and arrangement in conjunction with emergency light
CN103439603A (zh) * 2013-08-19 2013-12-11 安科智慧城市技术（中国）有限公司 一种超级电容储能装置荷电状态检测方法及装置
CN104569691A (zh) * 2015-01-27 2015-04-29 华北电力科学研究院有限责任公司 多类型储能系统的参数检测方法以及系统
CN105699807A (zh) * 2016-01-27 2016-06-22 东莞理工学院 超级电容器电气特征参数监测系统及辨识方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
单金生 等: "超级电容建模现状及展望", 《电子元件与材料》 *
胡斌 等: "城市轨道交通用超级电容器组等效电路模型研究", 《机车电传动》 *
韩志坚 等: "超级电容模型参数辨识方法的研究", 《电器与能效管理技术》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107449985A (zh) * 2017-08-16 2017-12-08 沈阳华创风能有限公司 一种变桨系统超级电容检测电路
CN107677892A (zh) * 2017-09-04 2018-02-09 西安交通大学 一种超级电容等效电路模型结构及验证方法
CN107677892B (zh) * 2017-09-04 2019-08-23 西安交通大学 一种超级电容等效电路模型结构及验证方法
CN109212348A (zh) * 2018-08-31 2019-01-15 郑州正方科技有限公司 用于低功耗用电设备的电容式脉冲功耗检测系统
CN115980459A (zh) * 2023-03-21 2023-04-18 国网山西省电力公司电力科学研究院 一种基于最小二乘迭代算法的超级电容容值在线识别方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106443288B (zh) 2018-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104535932B (zh) 一种锂离子电池荷电状态估计方法
Nikdel Various battery models for various simulation studies and applications
CN104849672B (zh) 基于等效电路模型的锂电池动态阻抗参数识别方法
CN106443288A (zh) 基于rc自然放电的超级电容可变电容模型参数测定方法
CN109752663A (zh) 一种电池内阻的测量方法
CN107247235A (zh) 一种考虑并联电池差异的电池组容量估算方法
Fouda et al. Supercapacitor discharge under constant resistance, constant current and constant power loads
CN106696712B (zh) 动力电池故障检测方法、系统及电动车辆
Einhorn et al. Parameterization of an electrical battery model for dynamic system simulation in electric vehicles
CN102654565A (zh) 一种电池模拟方法及模拟器
CN105116338B (zh) 一种基于soc补偿器的并联型电池系统建模方法
CN108090244B (zh) 一种并联型锂离子电池系统建模方法
CN108248427A (zh) 动态修正soc误差的方法
CN104020353A (zh) 超级电容器内阻测定方法
KR20150045600A (ko) 배터리 시험기 및 그 제어방법
CN102662121A (zh) 超级电容模组失效检测系统及检测方法
CN110096780A (zh) 一种超级电容一阶rc网络等效电路及参数确定方法
CN108120932A (zh) 对充电电池的电池健康状态进行估算的方法和装置
CN103135057B (zh) 一种电池自放电性能的快速测量方法
CN104779670B (zh) 一种检测蓄电池是否充满的方法
KR20130020482A (ko) 배터리 충방전 제어 장치 및 방법
CN106772097B (zh) 一种利用充电机矫正soc的方法
Nikkhoo et al. A simple method for parameters identification of three branches model of supercapacitors
CN105301504A (zh) 基于单位脉冲响应估计锂电池荷电状态的方法
Xiao et al. Online state of charge estimation in electrochemical batteries: Application of pattern recognition techniques

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant