WYBRANE ZAGADNIENIA MODELOWANIA I ZASTOSOWAŃ SUPERKONDENSATORÓW

Wybrane zagadnienia modelowania i zastosowań superkondensatorów

W pierwszej części książki omówiono modele impedancji superkondensatorów, koncentrując się na modelach ułamkowego rzędu. Przedstawiono też metody identyfikacji parametrów tych modeli oraz zagadnienie sprawności energetycznej superkondensatorów. Druga część dotyczy zastosowań superkondensatorów w magazynach energii pojazdów elektrycznych. Zawarte w książce informacje mają głównie charakter aplikacyjny. Celem opracowania jest przedstawienie metod i narzędzi analizy układów, zawierających superkondensatory. Metody te i narzędzia umożliwiają optymalizację konstrukcji, zawierających te elementy, pod względem oszczędności kosztów i strat energii. Książka przeznaczona jest dla studentów i inżynierów elektryków, elektroników i automatyków. W związku z tym założono, że czytelnicy znają podstawowe zagadnienia z tych dyscyplin na poziomie wyższej uczelni technicznej. Do podstaw tych należą między innymi: znajomość podstaw rachunku różniczkowego i całkowego, w tym równań różniczkowych; znajomość całkowych przekształceń Fouriera i Laplace’a oraz rachunku operatorowego; znajomość operacji na liczbach zespolonych oraz ogólna wiedza z podstaw logiki rozmytej.

SPIS TREŚCI

Wykaz symboli i skrótów  7
Przedmowa  9
1. Superkondensator jako magazyn energii elektrycznej 12
1.1. Budowa i zasada działania 12
1.2. Związek przenikalności elektrycznej ze zjawiskiem relaksacji dielektrycznej 15
2. Dynamika obiektów  17
2.1. Opis dynamiki równaniami różniczkowymi całkowitego rzędu 17
2.2. Wybrane problemy modelowania obiektów fizycznych  22
2.3. Opis dynamiki równaniami różniczkowymi ułamkowego rzędu  26
2.4. Pakiet FOTF oprogramowania Matlab  32
3. Właściwości i modele superkondensatorów 34
3.1. Ogólne właściwości superkondensatorów 35
3.2. Równania relaksacji dielektrycznej 37
3.3. Modele superkondensatora na bazie równań relaksacji dielektrycznej 38
3.4. Charakterystyki częstotliwościowe modeli superkondensatorów 41
4. Identyfikacja parametrów modeli superkondensatorów 50
4.1. Wybór metody identyfikacji 50
4.2. Identyfikacja metodą częstotliwościową 51
4.3. Identyfikacja metodą czasową 62
4.3.1. Założenia metody czasowej  62
4.3.2. Widmo impulsu trapezowego w procesie identyfikacji  67
4.3.3. Wyniki identyfikacji metodą czasową 73
5. Sprawność energetyczna superkondensatorów 81
5.1. Obciążenie mocą superkondensatorów w magazynach energii 81
5.2. Badania sprawności energetycznej superkondensatorów na podstawie modelu 82
5.3. Wnioski  87
6. Wybrane problemy zastosowań superkondensatorów w magazynach energii pojazdów
elektrycznych  89
6.1. Struktury hybrydowych magazynów energii 91
6.2. Problemy eksploatacyjne akumulatorów i superkondensatorów w hybrydowych ma-
gazynach energii  92
6.3. Efekty zastosowania hybrydowych magazynów energii 97
6.4. Wybrane strategie sterowania mocą w hybrydowych magazynach energii 10
6.4.1. Strategia oparta na regułach  102
6.4.2. Badania symulacyjne strategii opartej na regułach 105
6.4.3. Strategie wykorzystujące logikę rozmytą 113
6.4.4. Inne strategie 117
6.5. Weryfikacja modelowania hybrydowych magazynów energii z zastosowaniem mode-
lu fizycznego  118
6.6. Zastosowanie superkondensatorów w systemie zasilania pociągów metra 122
6.7. Zastosowanie superkondensatorów w mikrosieciach energetycznych  124
Podsumowanie  126
Literatura 127
Spis ilustracji 133
Streszczenie, Summary 136