久久88香港三级台湾三级中文-久久91-久久91精品国产91久-久久91精品国产91久久-久久91精品国产91久久户

  • 頭條適用于城軌的超級電容健康狀態估算方法
    2020-10-27 作者:信月、楊中平、林飛、諸斐琴  |  來源:《電工技術學報》  |  點擊率:
    分享到:
    導語北京交通大學電氣工程學院的研究人員信月、楊中平、林飛、諸斐琴,在2019年《電工技術學報》增刊1上撰文(論文標題為“基于參數反饋的城軌交通超級電容健康狀態估算”)指出,隨著城軌交通超級電容儲能系統應用的日益廣泛,其壽命問題引起了很大的關注。由于超級電容的壽命與其承受的電壓、電流和溫度密切相關,本文基于超級電容的電、熱模型和高溫加速壽命測試,提出一種超級電容健康狀態估算模型。 首先利用Arbin測試儀對超級電容進行恒電流充放電測試以辨識其電、熱模型參數,基于北京地鐵某線路典型工況下的電流曲線在80℃恒溫箱中對超級電容進行加速循環壽命測試,并對容量進行監測。經過587次循環后,容量衰減為初始值的96.02%。根據測試結果計算得到超級電容健康狀態估算模型參數,結合等效電路模型和熱模型對超級電容的健康狀態進行仿真分析,同時將容量C和等效串聯電阻ESR實時反饋修正模型參數。 最后在90℃恒溫箱中進行加速壽命測試,容量C的實驗測試結果與仿真結果之間的最大誤差小于2%,驗證了所提出的健康狀態估算模型的準確性。

    隨著城市軌道交通再生制動技術的快速發展,超級電容(Supercapacitor, SC)以其充放電速度快和循環壽命長等優點得到了廣泛應用。利用超級電容儲能系統回收列車的再生制動能量,可有效地降低列車的運行能耗,減小牽引網直流側網壓波動。

    城軌列車具有運行密度大、站間距離短、起停頻繁等特點,導致超級電容儲能系統頻繁充放電,因此需要對其壽命問題予以考慮。超級電容的性能會受工作溫度、電壓、電流的影響逐漸退化,高溫會促進電解液的活性,加速電化學反應和熱分解,當超級電容兩端電壓接近電解液的分解電壓時,超級電容會迅速老化,而電流與其穩定自發熱溫升有關。

    單體性能的衰減會影響整個儲能系統的儲能特性。因此,為了提高整個儲能系統的安全性和可靠性,需要準確地估計超級電容單體的壽命指標等效串聯內阻(Equivalent Series Resistance, ESR)和容量C,以監測當前的健康狀態(State of Health, SOH)。

    目前,有很多方法估計超級電容的容量C和內阻ESR,包括離線方法和在線方法。

    • 有學者分別應用帶遺忘因子和限定記憶的遞推最小二乘法對超級電容的等效電路模型進行參數辨識,兩種方法均能有效地克服辨識數據逐漸增多帶來的數據飽和現象,但辨識精度有待提高。
    • 有學者通過Simscape language建立了可變電容模型,并使用Simulink中的Parameter estimation 對模型參數進行辨識。
    • 有學者提出了一種基于自適應增益滑膜觀測器的在線辨識方法,考慮了容量和偏置電壓之間的非線性關系,進行了李雅普諾夫穩定性分析,但此方法辨識結構復雜,實現較困難。
    • 有學者采用了模糊-神經網絡法對超級電容的容量和內阻進行預測,但此種基于人工智能的估算方法還尚未成熟。此外,一些標準的制定機構,例如,IEC(國際電工委員會)、EUCAR(歐洲汽車研究中心)對超級電容進行了離線參數辨識。
    • 有學者使用了IEC 62391標準和電化學阻抗譜法對超級電容的容量C和內阻ESR進行參數辨識,IEC標準辨識方法簡單,結果精確;電化學阻抗譜法在參數辨識過程中所需的激勵信號過小,不足以反映超級電容在城軌交通應用中的真實工況。

    綜合以上方法,本文選用IEC標準對超級電容等效電路模型參數進行辨識。

    為了研究超級電容的壽命特性,國內外很多學者針對不同應用場合對超級電容進行加速壽命測試,并建立了壽命預測模型。

    • 有學者設計了多組加速壽命測試實驗,在高溫和高壓下對超級電容進行浮充測試,通過小電流對其進行充放電以忽略電流對超級電容老化的影響,提出了一種基于電壓倍增器的壽命模型,但是此壽命模型沒有考慮循環測試和電流對超級電容壽命的影響。
    • 有學者在不同電壓、電流、溫度和功率的情況下對超級電容進行恒壓-恒流充電、恒功率放電循環測試,并基于實驗結果和阿倫尼烏斯方程建立了壽命估算模型,但此模型不適用于城軌交通超級電容儲能系統的壽命估算。
    • 有學者在高溫和高壓下對超級電容進行浮充測試,提出了一種超級電容壽命模型,并給出了容量和內阻隨溫度和電壓的變化關系,但沒有考慮動態循環充放電的影響。
    • 有學者在高溫下對超級電容模組進行恒功率循環加速壽命測試,基于測試數據和廠家提供的日歷測試降解數據,提出了一種考慮電壓、溫度和有效值電流的壽命模型,該模型綜合考慮了循環測試和電流對超級電容壽命的影響,但是沒有給出容量和內阻隨電壓、電流和溫度的變化趨勢關系。

    基于以上分析發現,現有的文獻中沒有針對城軌交通儲能系統應用的加速壽命測試,且所建立的壽命模型是否適用于城軌交通應用還有待驗證。因此,本文在考慮電壓、電流和溫度的前提下,建立一種新的適用于城軌交通應用的超級電容健康狀態估算模型,并基于北京地鐵某實際線路典型工況下的仿真電流曲線對超級電容進行高溫循環加速壽命測試。

    學術簡報|適用于城軌的超級電容健康狀態估算方法

    圖1 基于參數反饋的超級電容SOH估算

    學術簡報|適用于城軌的超級電容健康狀態估算方法

    圖5 Arbin測試儀

    學術簡報|適用于城軌的超級電容健康狀態估算方法

    圖6 高低溫試驗箱

    總結

    本文在考慮電壓、電流和溫度的前提下,建立了一種適用于城軌交通應用的超級電容的健康狀態估算模型。利用Arbin測試儀對超級電容單體進行恒電流循環充放電測試和80℃高溫加速壽命測試,基于測試結果對單體等效電路模型、熱模型和壽命估算模型的參數進行了辨識,并建立了實時參數反饋的健康狀態估算仿真模型。最后進行了90℃高溫加速壽命測試,容量在522個充放電循環后下降為初始值的90.18%。對比實驗和仿真結果,估算誤差在2%以內,驗證了本文所提出模型的準確性和適用性。

    另外,本文對超級電容健康狀態的研究依據高溫測試下一定范圍內的實驗數據,未涵蓋其整個生命周期。在實際應用過程中,隨著容量的進一步衰減,超級電容的壽命衰減演化為非線性的情況需要考慮。在后續更深入的研究中,還需要準確辨識內阻ESR的值并考慮加入冷卻系統后對超級電容壽命的影響。

主站蜘蛛池模板: 亚洲精品久久精品h成人 | 成人午夜视频免费 | 国内一级特黄女人精品片 | 久久久久久九九 | 日韩成人国产精品视频 | 免费看片免费播放国产 | 插插插av| fc2成年免费共享视频网站 | 在线观看视频日韩 | 男女激情视频国产免费观看 | 有人有片的观看免费视频 | 精品国产高清a毛片无毒不卡 | 国产精品三 | 国产欧美日本在线观看 | 午夜精品久久久久久91 | 中文字幕亚洲欧美日韩不卡 | 日韩电影中文字幕在线网站 | 尤物蜜芽福利国产污在线观看 | 91四虎国自产在线播放线 | 欧美一级aa毛片禁片 | 亚洲图片偷拍自拍 | 国产xxxx做受性欧美88 | 日本久久久久中文字幕 | 91精品一区国产高清在线 | 亚洲欧美国产日产综合不卡 | 中文字幕在线观看不卡 | 久久99国产亚洲精品观看 | 国产欧美专区在线观看 | 日本www色视频成人免费免费 | 免费成年人在线观看视频 | 妖精视频一区二区三区 | 柠檬福利视频在线观看 | 国产成人免费片在线观看 | 日韩精品亚洲一级在线观看 | 国产免费福利体检区久久 | 91视频免费网站 | 草久久免费视频 | 国产精品免费小视频 | 丁香综合网 | 国产区精品高清在线观看 | 婷婷国产天堂久久综合五月 |