超级电容器数学模型课件.ppt

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1、超级电容器不同类别的电容器的工作原理大相径庭，但从基本原理上讲，主要分为双层电容器和电化学电容器两大类。整个电极与溶液界面的双电层由紧密层和分散层两部分构成，在静电作用和粒子热运动的矛盾作用下，溶液中的离子电荷一部分吸附在电极表面，形成紧密双电层，该层空间从x=0到x=d，电位分布呈线性变化，另一部分电荷分散在电极表面附近的液层中，称为分散层，该层空间从x=d到剩余电荷为零，电位分布是非线性变化的。即双电层电容可以看作由紧密层电容Cc和分散层电容CD串联构成。双层电容器的物理模型为了增大双电层电容器的容量，通常采用炭纤维制作多孔电极，它具有非常高

2、的比面积，增加了电极与电解液的接触面积，提高了双电层电容器的容量。这种分布式的结构决定了超级电容器不能用独立的电容器准确表达，需要用一个复杂的电阻和非线性电容构成的网络来描述。模型简化原理参考文献：王云玲，曾杰，张步涵，等。基于超级电容器储能系统的动态电压调节器[J]。电网技术超级电容器的等效电路1）串联RC模型串联RC模型是一种最简单的模型。选择电容器时，可以根据所储存的能量，按照公式E=1/2CUc2大致选择电容器。由于该模型只考虑了超级电容器的瞬时动态响应，不适合在复杂的系统中应用。但该模型结构简单，能够较准确地反应出超级电容器在充放电过程

3、中的外在电特性，便于进行超级电容器组的充放电分析和计算。2）改进的串联RC模型增加了一个并联等效电阻EPR来表征超级电容器的漏电流效应，EPR是影响超级电容器长期储能的参数。该模型是目前使用最多的一种模型。3）线性RC网络模型这种RC网络结构电路粗略的代表了大面积多孔电极超级电容器的等效电路，与超级电容器的物理特性相符，可以反映出多孔电极超级电容器的内部电荷的重新分配特性。但是这个模型RC支路太多，模型参数辨识复杂，而且这个模型没有考虑漏电流对超级电容器的长期影响。4）非线性RC网络模型电阻R1所在的瞬时支路中，电容C1=C0+Cu由两部分构成，

4、其中Cu的电容容量与瞬时支路的电压Uc1成正比。瞬时支路的时间常数以秒来计，决定了超级电容器两端在瞬时充放电过程中的电气特性；电阻R2所在的延迟支路，时间常数以分钟来计，影响超级电容器在几分钟内的电气特性；电阻R3所在的长期支路的时间常数为几十分钟，可以反映出超级电容器在半个小时时间内的电气特性；电阻RL代表了漏电流对超级电容器储能的长期影响。这个模型在物理特性上反映了多孔大面积电极的特性，也反映了stern模型中扩散层电容随电压变化的特性。谢谢大家