Investigation of energy processes in circuits of oscillatory charge of supercapacitors

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorBiletskyi, O. O.
dc.contributor.authorKotovskyi, V. I.
dc.date.accessioned2019-12-16T09:29:17Z
dc.date.available2019-12-16T09:29:17Z
dc.date.issued2019
dc.description.abstractenIntroduction. At this stage of the continuous development of combined power supply systems there is a problem of improving the methods and electrical devices aimed at the accumulation of energy and its dynamic transmission to consumers. In modern modes of operation of electric vehicles (EV), energy storage devices must withstand millions of cycles of charge/discharge without degradation of electrical characteristics. Supercapacitors (SP) can process at least one million cycles and can be used in combined power supply systems of the EV and various electrical and electromechanical objects that are stochastically in need of high pulse power. Problem statement. In combined power supplies from the SC and accumulator battery (AB) combine high performance with the specific power of the SC with high energy specific AB, which can easily provide high power at the beginning of the movement of the EV or at a sharp change in the speed of movement, while providing the required energy storage with AB in long motion. Using combined systems with SC and AB can significantly increase the life of AB and work with low losses in circuits oscillatory charge SC. The purpose of this work is to develop the theory of energy processes in the circle of the oscillatory charge SC from AB, which is based on the consideration of the dependence of the capacity of the SC on the voltage on their terminals and the purposeful change of the initial voltages of their charge, which improves the energy efficiency of the combined power supply systems. Results. In this work, a study of the energy characteristics in the circuits of the oscillatory charge of supercapacitors from a storage battery, which is considered as a real source of electromotive force (EMF), has been carried out. A comparison of the power characteristics of circuits of oscillatory charge SC with different values of the quality factor of the charging circuit is carried out. The approximated solution of the nonlinear nonuniform differential equation of the second order for an oscillatory process of charge SC from AB, in which the capacitance is a linear function of the voltage at its terminals is obtained, which makes it possible to determine the dependence of energy losses in charge circles on the parameters of their elements. Conclusions. The conditions for increasing the energy transfer coefficient from AB to SC in the circuits of the oscillatory charge are analyzed. The features of the influence of the initial voltages, capacities and Q-factor of the charging circuit on the energy transfer coefficient from AB to SC are determined. The regularities of increasing the energy transfer coefficient and reducing the power losses in the circuits of the oscillatory charge from the SC from AB with the increase of the effective Q-factor of the charge circuit and the initial voltages on the terminals of such a SC are established.uk
dc.description.abstractruВ работе проведено исследование энергетических характеристик в цепях колебательного заряда суперконденсаторов от аккумуляторной батареи, которая рассматривается как реальный источник ЭДС. Проведено сравнение энергетических характеристик цепей колебательного заряда суперконденсатора (СК) при различных значениях добротности зарядного контура. Получено аппроксимированые решения нелинейного неоднородного дифференциального уравнения второго порядка для колебательного процесса заряда СК от аккумуляторной батареи (АБ), у которого емкость является линейной функцией от напряжения на его клеммах, что дает возможность определять зависимости энергетических потерь в цепях заряда от параметров их элементов. Проанализированы условия увеличения коэффициента передачи энергии от АБ в СК в цепях колебательного заряда. Определены особенности влияния начальных напряжений, емкостей и добротностей зарядного контура на коэффициент передачи энергии от АБ в СК.uk
dc.description.abstractukВступ. В даний час при сталому розвитку комбiнованих джерел живлення виникає проблема полiпшення електричних пристроїв призначених для зберiгання енергiї i ї ї динамiчної передачi споживачам. При сучасних режимах експлуатацiї електромобiлiв (ЕМ), пристрої для накопичення енергiї повиннi працювати мiльйони циклiв заряд/розряд без погiршення енергетичних характеристик. Суперконденсатори (в лiтературi вiдомi, як iонiстори, ультраконденсатори, нелiнiйнi конденсатори або двошаровi електрохiмiчнi конденсатори) можуть працювати не менше мiльйона циклiв i можуть успiшно використовуватись в комбiнованих джерелах живлення ЕМ або в рiзноманiтних електромеханiчних об’єктах, якi стохастично потребують велику iмпульсну потужнiсть. Постановка задачi. В комбiнованих системах електроживлення з суперконденсаторами (СК) та акумуляторними батареями (АБ) поєднуються висока питома потужнiсть СК з високою питомою енергiєю АБ. Такий пiдхiд дозволяє легко забезепечити необхiдну потужнiсть на початку руху електротранспорту або при рiзкому збiльшеннi швидкостi руху, при цьому забезпечуючи необхiдний запас енергiї з АБ, при тривалому русi. Застосування комбiнованих систем з СК та АБ може значно пiдвищити термiн служби АБ та дозволяє працювати з низькими втратами енергiї в колi коливального заряду СК. Метою цiєї роботи є вдосконалення теорiї енергетичних процесiв в електричних колах коливального заряду СК вiд джерел постiйної ЕРС (АБ), яка базується на врахуваннi залежностi ємностi СК вiд прикладеної до його клем напруги та врахуваннi змiнних початкових умов по напрузi при зарядi СК, що полiпшує енергоефективнiсть комбiнованих систем електроживлення. Результати. В данiй роботi дослiджено енергетичнi характеристики в колах коливального заряду СК вiд реального джерела постiйної ЕРС (АБ). Проведено порiвняння енергетичних характеристик кiл коливального заряду СК при рiзних добротностях зарядного контуру. Знайдено наближене рiшення для нелiнiйного неоднорiдного диференцiального рiвняння другого порядку при коливальному зарядi СК вiд АБ, при врахуваннi, що ємнiсть є лiнiйною функцiєю вiд напруги на клемах СК. Дане рiшення дає можливiсть визначати залежнiсть енергiї втрат в колах коливального заряду нелiнiйного конденсатора вiд електротехнiчних параметрiв елементiв. Висновки. Проаналiзованi умови, за яких зростає коефiцiєнт передачi енергiї вiд АБ до СК, в колах коливального заряду СК. Визначено вплив початкових умов по напрузi на клемах СК, добротностi зарядного контуру, ємностi СК на коефiцiєнт передачi енергiї вiд АБ до СК в процесi заряду. Дослiджено, що при пiдвищеннi добротностi зарядного контуру та збiльшеннi початкових умов по напрузi на клемах СК, можна збiльшити коефiцiєнт передачi енергiї вiд АБ до СК та зменшити енергiю втрат при коливальному зарядi СК вiд АБ.uk
dc.format.pagerangeС. 5–14uk
dc.identifier.citationBiletskyi, O. O. Investigation of energy processes in circuits of oscillatory charge of supercapacitors / O. O. Biletskyi, V. I. Kotovskyi // Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць. – 2019. – Вип. 76. – С. 5–14. – Бібліогр.: 14 назв.uk
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/RADAP.2019.76.5-14
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/30387
dc.language.isoenuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.sourceВісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування: збірник наукових праць, Вип. 76uk
dc.subjectenergy processesuk
dc.subjectchargeuk
dc.subjectsupercapacitoruk
dc.subjectinternal resistanceuk
dc.subjectbatteryuk
dc.subjectpower lossesuk
dc.subjectенергетичнi процесиuk
dc.subjectзарядuk
dc.subjectсупер-конденсаторuk
dc.subjectвнутрiшнiй опiрuk
dc.subjectакумуляторна батареяuk
dc.subjectвтрати електроенергiїuk
dc.subjectэнергетические процессыuk
dc.subjectзарядuk
dc.subjectсуперконденсаторuk
dc.subjectвнутреннее сопротивлениеuk
dc.subjectаккумуляторная батареяuk
dc.subjectпотери электроэнергииuk
dc.subject.udc621.3.01uk
dc.titleInvestigation of energy processes in circuits of oscillatory charge of supercapacitorsuk
dc.typeArticleuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
VKPIRR2019_76_1Biletskyi.pdf
Розмір:
476.41 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.06 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць, Вип. 76