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《中国科学院研究生院(电工研究所)》 2006年
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超级电容器模块化技术的研究

李海东  
【摘要】:超级电容器模块化技术是超级电容器储能系统中的关键技术,对提高超级电容器储能系统的效率和能量利用率,增强储能系统的可靠性有着重要的意义。本文对超级电容器模型及其参数识别方法、超级电容器能量转移型电压均衡技术、中小功率超级电容器模块化技术及强脉冲放电应用领域中的超级电容器模块化技术进行了深入的研究。 在对已有模型深入分析的基础上,针对中小功率和强脉冲放电应用场合中的超级电容器模型,给出了一种新的模型参数辨识方法,拓宽了模型的应用范围,并通过仿真和实验对模型进行了验证。并结合超级电容器的模型对超级电容器充放电电流、充放电时间间隔长短与超级电容器损耗的关系进行了分析和讨论。 提出了能量转移型超级电容器串联电压均衡控制模型,采用电容器、电感作为超级电容器电压均衡的储能器件,分别提出了飞渡电容器、电感储能电压均衡方法,给出了单飞渡电容器和多飞渡电容器电压均衡方法的参数确定原则和控制策略,提出了平均值电感储能电压均衡法和相邻比较式电感储能电压均衡法。文中对飞渡电容器、电感储能电压均衡方法分别进行了仿真分析和实验,并对这些电压均衡方法进行了比较分析,给出了它们的技术特点和适用场合。 针对小功率超级电容器储能模块的特性,分别对开关电阻电压均衡方法和串并联切换技术进行了深入的研究,提出了采用开关电阻电压均衡电路和串并联切换电路的小功率超级电容器模块拓扑结构。建立了充电过程中开关电阻电压均衡模块充电损耗的数学模型,并提出了一种低损耗的开关电阻电压均衡电路的参数设计方法,它能使电压均衡模块在保障超级电容器模块可靠工作的同时,将电压均衡的损耗降到最低。 针对中等功率超级电容器储能模块的特性,提出了一种超级电容器电压均衡技术模块分级方案,解决了目前在中等功率电压均衡电路中存在的电压均衡速度慢、效率低、电源供电难等问题。并根据这种方案提出了电感与飞渡电容器组合、电感与开关电阻组合两种模块分级的电压均衡拓扑,并分别进行了仿真分析和实验。 对超级电容器应用于强脉冲放电应用领域的可行性进行了分析和研究。建立了强脉冲放电应用的超级电容器模块模型,给出了超级电容器储能系统的管理方案。在爆炸磁流体发电机的应用设计中提出了以超级电容器替代高压脉冲电容器作为储能器件建立强脉冲磁场的方法,对超级电容器模块和高压脉冲电容器模块进行了强脉冲放电仿真分析,并对仿真结果进行了对比,最后对超级电容器强脉冲放电性能进行了实验验证。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(电工研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TM53

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【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【同被引文献】
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【二级引证文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 孙乐;岳小龙;熊连松;卓放;;基于飞渡电容的级联多电平STATCOM直流侧电庄控制方法研究[A];第二届全国电能质量学术会议暨电能质量行业发展论坛论文集[C];2011年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 田华亭;AGV用超级电容与蓄电池电电混合的实验研究[D];昆明理工大学;2010年
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2 本报记者 彭友 石丽晖;深圳惠程拟参与组建新能源公司[N];上海证券报;2009年
3 记者 过国忠 通讯员 陈培;我国研制出基于超级电容器的动态电压恢复器[N];科技日报;2011年
4 何永晋;我国有了“超级电容器”[N];科技日报;2000年
5 辽宁工学院 陈永真;超级电容器原理及电特性[N];中国电子报;2003年
6 昆明 兰得春;超级电容[N];电子报;2007年
7 记者 刘丽伟;森塬活性炭自主研发国内空白产品[N];朝阳日报;2010年
8 记者 金晓明;研究支持措施 推进超容产业[N];朝阳日报;2010年
9 李俊记者  王春;超级电容车到底新在哪?[N];科技日报;2006年
10 本报实习记者 薛飞;自主知识产权超级电容车“武装”公交线路[N];中国知识产权报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 宋金岩;混合型超级电容器的建模与制备研究[D];大连理工大学;2010年
2 吴洪鹏;石墨烯的制备及在超级电容器中的应用[D];北京交通大学;2012年
3 孟繁慧;基于新型纳米结构超级电容器材料的研究[D];山东大学;2013年
4 孙谊;碳基超级电容器单体性能相关理论与应用技术研究[D];北京交通大学;2013年
5 王新宇;超级电容器用新型电极材料的研究[D];中南大学;2011年
6 陈立锋;碳基复合材料的设计、规模化制备及其在超级电容器中的应用[D];中国科学技术大学;2013年
7 李琛;碳基超级电容器及其电气性能研究[D];大连理工大学;2013年
8 曲群婷;高性能混合型超级电容器的研究[D];复旦大学;2010年
9 李艳华;基于超级电容器用的四氧化三钴的形貌可控制备及性能研究[D];中南大学;2011年
10 高宇;超级电容器用新型高比表面积碳材料电化学性能研究[D];吉林大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郑丽萍;碳化钙骨架碳的制备及其修饰在超级电容器中的应用[D];湘潭大学;2010年
2 刘凤丹;超级电容器电极制备工艺与纳米门炭电极材料研究[D];天津大学;2010年
3 杨艳静;超级电容器用纳米二氧化锰的制备及电化学性能研究[D];湘潭大学;2010年
4 唐丽;超级电容器用碳质多孔材料的制备及其电化学性能[D];华东理工大学;2011年
5 李媛;超级电容器电极材料的制备及其电化学性能的研究[D];沈阳理工大学;2010年
6 刘志祥;超级电容器相关技术研究[D];哈尔滨工程大学;2002年
7 黄丛聪;超级电容器电极材料的制备及应用[D];山东理工大学;2010年
8 孙津清;添加不同导电剂对超级电容器性能的影响[D];天津大学;2010年
9 朱修锋;纳米MnO_2/C混合超级电容器的研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
10 王磊;多肽纤维的制备以及石墨烯基超级电容器的制备及其电化学性能研究[D];西北大学;2011年
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