Wybrane zagadnienia modelowania i zastosowań superkondensatorów

Opis

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 magazynach energii / 92
6.3. Efekty zastosowania hybrydowych magazynów energii / 97
6.4. Wybrane strategie sterowania mocą w hybrydowych magazynach energii / 101
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 modelu 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

Informacje o bezpieczeństwie produktu Informacje o producencie