超級電容器數(shù)學模型課件

超級電容器數(shù)學模型ppt課件超級電容器不同類別的電容器的工作原理大相徑庭，但從基本原理上講，主要分為雙層電容器和電化學電容器兩大類。超級電容器整個電極與溶液界面的雙電層由緊密層和分散層兩部分構(gòu)成，在靜電作用和粒子熱運動的矛盾作用下，溶液中的離子電荷一部分吸附在電極表面，形成緊密雙電層，該層空間從x=0到x=d，電位分布呈線性變化，另一部分電荷分散在電極表面附近的液層中，稱為分散層，該層空間從x=d到剩余電荷為零，電位分布是非線性變化的。即雙電層電容可以看作由緊密層電容Cc和分散層電容CD串聯(lián)構(gòu)成。整個電極與溶液界面的雙電層由緊密層和分散層兩部分雙層電容器的物理模型為了增大雙電層電容器的容量，通常采用炭纖維制作多孔電極，它具有非常高的比面積，增加了電極與電解液的接觸面積，提高了雙電層電容器的容量。這種分布式的結(jié)構(gòu)決定了超級電容器不能用獨立的電容器準確表達，需要用一個復雜的電阻和非線性電容構(gòu)成的網(wǎng)絡來描述。雙層電容器的物理模型為了增大雙電層電容器的容量，通常采用炭纖模型簡化原理參考文獻：王云玲，曾杰，張步涵，等?；诔夒娙萜鲀δ芟到y(tǒng)的動態(tài)電壓調(diào)節(jié)器[J]。電網(wǎng)技術超級電容器的等效電路模型簡化原理參考文獻：超級電容器的等效電路1）串聯(lián)RC模型

串聯(lián)RC模型是一種最簡單的模型。選擇電容器時，可以根據(jù)所儲存的能量，按照公式E=1/2CUc2大致選擇電容器。由于該模型只考慮了超級電容器的瞬時動態(tài)響應，不適合在復雜的系統(tǒng)中應用。但該模型結(jié)構(gòu)簡單，能夠較準確地反應出超級電容器在充放電過程中的外在電特性，便于進行超級電容器組的充放電分析和計算。2）改進的串聯(lián)RC模型增加了一個并聯(lián)等效電阻EPR來表征超級電容器的漏電流效應，EPR是影響超級電容器長期儲能的參數(shù)。該模型是目前使用最多的一種模型。1）串聯(lián)RC模型串聯(lián)RC模型是一種最簡單的模型。選擇電3）線性RC網(wǎng)絡模型這種RC網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)電路粗略的代表了大面積多孔電極超級電容器的等效電路，與超級電容器的物理特性相符，可以反映出多孔電極超級電容器的內(nèi)部電荷的重新分配特性。但是這個模型RC支路太多，模型參數(shù)辨識復雜，而且這個模型沒有考慮漏電流對超級電容器的長期影響。3）線性RC網(wǎng)絡模型這種RC網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)電路粗略的代表了大面積多4）非線性RC網(wǎng)絡模型電阻R1所在的瞬時支路中，電容C1=C0+Cu

由兩部分構(gòu)成，其中Cu的電容容量與瞬時支路的電壓Uc1成正比。瞬時支路的時間常數(shù)以秒來計，決定了超級電容器兩端在瞬時充放電過程中的電氣特性；電阻R2所在的延遲支路，時間常數(shù)以分鐘來計，影響超級電容器在幾分鐘內(nèi)的電氣特性；電阻R3所在的長期支路的時間常數(shù)為幾十分鐘，可以反映出超級電容器在半個小時時間內(nèi)的電氣特性；電阻RL代表了漏電流對超級電容器儲能的長期影響。這個模型在物理特性上反映了多孔大面積電極的特性，也反映