Электрохимический конденсатор двойного слоя
Simscape / Электрический / Пассивный элемент
Блок Supercapacitor представляет электрохимический конденсатор двойного слоя (ELDC), который обычно упоминается как суперконденсатор или суперконденсатор. Значения емкости для суперконденсаторов являются порядками величины, больше, чем значения для обычных конденсаторов. Суперконденсаторы могут обеспечить пакеты энергии, потому что они могут заряжаться и разрядиться быстро.
Можно смоделировать любое количество суперконденсаторных ячеек, соединенных последовательно или в параллели с помощью одного блока Supercapacitor. Для этого установите соответствующий параметр, который является Number of series cells или Number of parallel cells к значению, больше, чем 1. Внутренне, блок симулирует только уравнения для одной суперконденсаторной ячейки, но он вычисляет:
Выходное напряжение согласно количеству подключенных последовательно ячеек
Ток согласно количеству соединенных с параллелью ячеек
Вычисление выхода суперконденсатора нескольких-ячеек на основе выхода для отдельной ячейки более эффективно, чем симуляция уравнений для каждой ячейки индивидуально.
Рисунок показывает эквивалентную схему для отдельной ячейки в блоке Supercapacitor. Схема является сетью резисторов и конденсаторов, который обычно используется к суперконденсаторному поведению модели.
Конденсаторы C1, C2 и C3 зафиксировали емкости. Емкость конденсаторного Cv зависит от напряжения через него. Резисторы R1, R2 и R3 зафиксировали сопротивления. Напряжение через зафиксированный конденсатор каждого индивидуума в блоке Supercapacitor вычисляется как
где:
v является напряжением через блок.
Nseries является количеством ячеек последовательно.
n является номером ветви. n = [1, 2, 3].
in является током через n th ветвь.
Rn является сопротивлением в n th ветвь.
Vcn является напряжением через конденсатор в n th ветвь.
Уравнение для тока посредством первой ветви суперконденсатора зависит от напряжения через конденсаторы в ветви. Если конденсаторы испытывают положительное напряжение, которое является
то
еще
где:
Vc1 является напряжением через конденсаторы в первой ветви.
C1 является емкостью фиксированного конденсатора в первой ветви.
Kv является зависимым напряжением усилением емкости.
i1 является током посредством первой ветви.
Для остающихся ветвей ток задан как
где:
n является номером ветви. n = [2, 3].
Cn является емкостью n th ветвь.
Общий ток через блок Supercapacitor
где:
Nparallel является количеством ячеек параллельно.
Rdischarge является сопротивлением саморазряда суперконденсатора.
i является током через суперконденсатор.
[1] Zubieta, L. и Р. Бонерт. “Характеристика Конденсаторов Двойного Слоя для Приложений Силовой электроники”. Транзакции IEEE на Промышленных Приложениях, Издании 36, № 1, 2000, стр 199–205.
[2] Weddell, A. S. Г. В. Мерретт, Т. Й. Казмиерский и Б. М. Аль-Хашими. “Точное Моделирование Суперконденсатора для Беспроводных Узлов Датчика Сбора и преобразования побочной энергии”. Транзакции IEEE на Схемах И Системах-II: Краткие сводки Экспресса, Издание 58, № 12, 2011, стр 911–915.
