Добірка наукової літератури з теми "Суперконденсаторна батарея"

В данной статье рассматривается проблема создания гибридной аккумуляторной батареи на основе литиевых батарей и суперконденсаторов, которая бы сохраняла свою работоспособность при низких температурах. Данная проблема основывается на решении задачи заряда модуля суперконденсаторов. Необходимо создание устройства, которое бы могло осуществлять предварительный заряд модуля суперконденсаторов, а также поддерживать напряжение на нем на определенном уровне. Для решения данной задачи был проведен анализ характеристик аккумуляторных батарей и суперконденсаторов. Было подтверждено мнение, что суперконденсаторы имеют гораздо лучшие температурные характеристики и характеристику количества циклов заряда-разряда. Разработана структурная схема гибридного аккумулятора, и описан принцип ее работы. В статье раскрываются процессы создания некоторых узлов данной схемы, таких как устройство предварительного заряда модуля суперконденсаторов и устройство управления преобразователем постоянного напряжения, который связывает аккумуляторную батарею и модуль суперконденсаторов. Статья содержит расчет основных параметров схемы и описание выбора используемых устройств. Статья также содержит описание такого вспомогательного устройства, как адаптер преобразователя напряжения, который служит для его дистанционного управления. Работоспособность всех разработанных схем, описанных выше, проверяется с помощью моделирования в компьютерной среде Multisim. На основе данных, полученных при моделировании, проведен анализ работоспособности полученных схем. Для подкрепления полученных результатов собрана общая схема для заряда модуля суперконденсаторов. Данные моделирования подтверждают работоспособность общей схемы, вследствие чего сделано заключение о возможности использования данной схемы на практике. Использование суперконденсаторов в гибридных аккумуляторных батареях имеет ряд проблем, но они решаемы с помощью схем управления, к примеру, как приведенная схема в данной статье.

Дипломна робота присвячена підвищенню ефективності живлення мобільної установки переробки пластикових пляшок у дизельне паливо. В ній удосконалено систему живлення мобільної установки переробки пластикових пляшок у дизельне паливо шляхом введення до її складу суперконденсаторної батареї, яка забезпечує можливість отримувати велику миттєву вихідну потужність навіть за умов низького рівня інсоляції сонячного випромінювання.

У роботі розглянуто: принципи побудови наноструктурованих суперконденсаторів; комбіновані енергоустановки на основі суперконденсаторів; математична модель електроенергетичної системи на основі сонячних модулів з енергоємним конденсатором; експериментальні дослідження сонячної електроенергетичної системи з енергоємним конденсатором; конструкцію фотоелектричної системи акумулювання електроенергії із суперконденсатором.
Головним недоліком усіх сучасних акумуляторів електроенергії є необхідність перетворення її у інші види. Одним із нових методів зберігання електроенергії у чистому вигляді без перетворень є її накопичення у конденсаторах великої ємності – суперконденсаторах чи іоністорах. З метою максимального використання переваг суперконденсаторів у роботі пропонується нова система сонячної енергоустановки: комбінована, у якій є джерело енергії – штатний акумулятор та джерело потужності – суперконденсатор У роботі розглянуто принципи побудови наноструктурованих суперконденсаторів, комбіновані енергоустановки на основі суперконденсаторів, математична модель електроенергетичної системи на основі сонячних модулів з енергоємним конденсатором, проведено експериментальні дослідження сонячної електроенергетичної системи з енергоємним конденсатором, запропоновано конструкцію фотоелектричної системи акумулювання електроенергії із суперконденсатором.
The main disadvantage of all modern batteries of electricity is the need to convert it into other types. One of the new methods of storing electricity in its pure form without transformations is its accumulation in high-capacity capacitors - supercapacitors or supercapacitors. In order to maximize the benefits of supercapacitors, a new solar power plant system is proposed: combined, in which there is an energy source - a standard battery and a power source - a supercapacitor The paper considers the principles of constructing nanostructured supercapacitors, combined power plants based on supercapacitors, a mathematical model of an electric power system based on solar modules with an energy-intensive capacitor, experimental studies of a solar electric power system with an energy-intensive capacitor are carried out, and a design of a photovoltaic power storage system with a supercapacitor is proposed.
ВСТУП 1 АНАЛІТИЧНИЙ РОЗДІЛ.. 8 1.1 Сонячна енергетика ... 8 1.2 Застосування накопичувачів енергії у відновлюваній енергетиці ... 10 1.3 Суперконденсатори ... 11 1.4 Висновки до розділу ... 18 2 ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСЬКИЙ РОЗДІЛ ... 17 2.1 Комбіновані енергоустановки на основі суперконденсаторів .. 17 2.2 Типова схема комбінованої енергоустановки ... 19 2.3 Типова схема суперконденсаторної системи накопичення енергії ... 21 2.4 Застосування набраних суперконденсаторів в автомобільному транспорті ... 22 2.5 Опис запропонованої конструкції фотоелектричної системи акумулювання електроенергії із суперконденсатором .... 24 2.6 Висновки до розділу ... 24 3 РОЗРАХУНКОВО-ДОСЛІДНИЦЬКИЙ РОЗДІЛ .. 26 3.1 Особливості електричного навантаження ...26 3.2 Режими роботи і параметри накопичувача енергії ... 27 3.3 Фотоелектричне перетворення сонячної енергії ... 30 3.4. Моделювання сонячної електроенергетиченої систем ... 32 3.5 Математична модель сонячної електроенергетичної системи з ємнісним енергоємним накопичувачем .. 37 3.6 Експериментальні дослідження імпульсного енергоємного конденсатора .. 42 3.7 Висновки до розділу ... 53 4 ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ ..... 55 4.1 Особливості електротравматизму, електричний струм як чинник небезпеки .... 55 4.2 Можливість виникнення статичної електрики та заходи боротьби з нею....56 4.3 Підвищення стійкості роботи об’єктів енергетики у воєнний час ... 59 ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ ... 63 ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ ....65

Запропоновано схему та алгоритм роботи системи стеження на основі використання мікропроцесора, який опрацьовує дані від параболічного пелюсткового датчика положення сонця і методом екстраполяції здійснює керування кроковими електродвигунами електроприводу.
Актуальність роботи полягає в дослідженні мобільних автоматичних енергетичних установок для перетворення сонячної променевої енергії в електричну. Рішення даної проблеми вимагає глибокого опрацювання питань стеження за Сонцем і орієнтації фотоелементів в напрямку на Сонце в умовах випадкового, тимчасового затінення за погодними умовами в будь-який час року, для різних умов місцерозташування, на різних географічних широтах. На основі аналізу багатьох методів визначення положення Сонця запропоновано пелюстковий метод параболічних поверхонь локації Сонця з рівносигнальною зоною, який є найбільш прийнятним з точки зору реалізації по точності, чутливості і лінійності пеленгаційної характеристики в межах інтервалу часу затінення Сонця до двох-трьох годин. На основі проведених досліджень, запропоновано схему та алгоритм роботи системи стеження на основі використання мікропроцесора, який опрацьовує дані від параболічного пелюсткового датчика положення Сонця і методом екстраполяції здійснює керування кроковими електродвигунами електроприводу.
Вступ 1 АНАЛІТИЧНИЙ РОЗДІЛ ...9 1.1 Сонячні енергетичні установки з системою стеження. Класифікація ... 9 1.2 Сонячні енергетичні установки на фотоелектричних модулях... 11 1.2.1 Автоматизована сонячна установка ...11 1.2.2 Сонячна електростанція ... 13 1.2.3 Панель сонячної батареї конструкції Буркова Л.М. ...17 1.3 Висновки до розділу ... 21 2 ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСЬКИЙ РОЗДІЛ ...21 2.1 Технічне обгрунтування структури системи і вибір основних елементів сонячної установки ... 23 2.1.1 Постановка завдання ... 23 2.1.2 Аналіз експериментального дослідження робочого струму елемента сонячної батареї по кутах ...24 2.1.3 Поступлення сонячної енергії на сонячні батареї ... 27 2.1.4 Автономна сонячна енергоустановка з автоматичним стеженням за Сонцем ... 27 2.1.5 Сонячна батарея як об'єкт управління .. 29 2.1.6 Повернення сонячних батарей у вихідне положення ...33 2.2 Пелюстковий датчик кутових координат сонячної енергетичної установки .. 33 2.3 Кутомірний датчик в системі стеження і принципи його роботи .. 34 2.4 Розрахунок пеленгаційної характеристики параболічного фотоприймача .... 37 2.5 Алгоритми і цифрові пристрої формування сигналу помилки ... 43 2.6 Вибір та обґрунтування електричного приводу сонячних батарей ... 44 2.6.1 Електричні параметри і механічні характеристики системи ... 46 2.6.2 Електродвигун ... 48 2.7 Система управління кроковим електродвигуном .. 50 2.8 Висновки до розділу ... 52 3 РОЗРАХУНКОВО-ДОСЛІДНИЦЬКИЙ РОЗДІЛ ... 54 3.1 Розробка алгоритмів системи стеженням за Сонцем в умовах тривалого затінення ... 54 3.1.1 Формування контуру автоматичного спостереження сонячної енергетичної установки ... 54 3.1.2 Дискретні екстраполюючі системи ... 56 3.1.3 Генерування поліномів у дискретних системах ... 57 3.1.4 Принцип екстраполяції у дискретних системах .... 58 3.1.5 Екстраполююча система безперервної дії .... 63 3.1.5.1 Екстраполюючий фільтр першого порядку... 64 3.1.5.2 Екстраполюючий фільтр другого порядк .... 65 3.1.5.3.Екстраполюючий фільтр третього порядку ... 65 3.1.5.4 Екстраполюючий фільтр четвертого порядку .... 65 3.1.5.5 Екстраполюючий фільтр п'ятого порядку ..... 66 3.2 Система управління із застосуванням мікропроцесора ... 69 3.3 Висновки до розділу ... 72 4 ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ ... 74 4.1 Захист від статичної електрики ... 74 4.2 План дій органів управління і сил із запобігання і ліквідації надзвичайних ситуацій на об'єктах електроенергетики .... 76 ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ ... 78 ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ ... 80

Структура й обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел із 109 найменувань, 4 додатків, містить 57 рисунків, 22 таблиці. Повний обсяг роботи складає 136 сторінки.
Філюк Я.О. Світлотехнічні установки з автономним живленням – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 05.09.07 – «Світлотехніка та джерела світла». – Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, Тернопіль, 2019. Робота присвячена дослідженню енергетичних характеристик сонячних елементів та акумулюючих систем, удосконаленню системи керування автономним живленням освітлювальних установок та впливу кліматичних умов на енергетичний потенціал сонячного випромінювання. Розроблено методику та змонтовано експериментальну установку для вимірювання фотоелектричних характеристик сонячних батарей. Запропонована модель сонячної батареї. Експериментально визначено параметри даної моделі. Проведено моделювання впливу фактора ідеальності діода і зворотнього струму насичення діода на напругу холостого ходу сонячної батареї. В якості акумулюючої системи для автономного джерела живлення освітлювальної установки запропоновано батарею із Li-ion акумуляторів та суперконденсаторів. Встановлено лінійну залежність ємності суперконденсатора від величини напруги зарядження. Експериментально визначено, що із збільшенням тривалості заряду суперконденсатора при номінальній напрузі збільшується час саморозряду. Запропоновано систему регулювання процесів заряду/розряду суперконденсаторів та Li-ion акумуляторів з використанням пристрою балансування напруги на окремих їх елементах. Запропоновано методику та змонтовано експериментальну установку для вимірювання та запису густини потоку сонячного випромінювання. Проведено аналіз впливу тривалості хмарності протягом кожного місяця 2016-2017 рр. на величину виміряних значень густини потоку сонячного випромінювання. Встановлено аналітичний зв’язок між середньодобовою поверхневою густиною енергії сонячного випромінювання та середньодобовим ступенем хмарності Есер=f(N). Проведено розрахунок енергетичного потенціалу сонячного випромінювання для м. Львова, м. Хмельницького, м. Івано-Франківського та м. Чернівці. Наведено методику та проведено розрахунку 2-х типів сонячних енергетичних установок для зовнішнього освітлення. Перший тип повністю забезпечує електроенергією зовнішнє освітлення в осінньо-зимовий період та другий тип у весняно-літній період. Виконано розрахунок автономного живлення зовнішнього освітлення 3-ох типів населених пунктів з різною кількістю населення: 2.8 млн (м. Київ), 218 тисяч (м. Тернопіль) та 8,7 тис (м. Ланівці)
Filiuk Ya.O. Lighting installations with autonomous power supply. The qualification scientific work on the manuscript copyright. Ph.D. thesis fin Engineering Sciences with major in 05.09.07 «Lighting engineering and light sources». Ternopil Ivan Pul’uj National Technical University, Ternopil, 2019. The work deals with the research of output performance of solar cells and accumulating systems, improvement of control systems for self-contained power supply of lighting installations and impact of climatic conditions on power potential of solar radiation. The methodology was developed and experimental installation was built for measuring photovoltaic performance of solar battery. Model of solar battery was proposed. Performance characteristics of this model were experimentally determined. Simulation of impact of diode ideality factor and diode reverse saturation current on idle solar battery voltage was carried out. Li-ion battery and supercondenser assembly was suggested as an accumulating system for self-contained power supply of lighting installation. Linear dependency of supercondenser capacity on the value of charging voltage was determined. It was experimentally stated that supercondenser self-discharge time increased when their charging duration at nominal voltage grew. Supercondenser and Li-ion battery charge/discharge regulation system using the device for voltage balancing on their separate elements was proposed. The methodology and experimental installation for measuring and recording of solar radiation flux density were proposed. The analysis of monthly cloud amount in the years of 2016-2017 and its influence on the content of observed values of solar radiation flux density was carried out. Theoretical relations between daily average surface solar radiation flux density and daily average cloud amount Есер=f(N) were established. Calculations of energy potential of solar radiation for the cities of Lviv, Khmelnytskyi, Ivano-Frankivsk and Chernivtsi were made. The dissertation provides descriptions of methodology and calculations made for two types of solar energy units for outdoor lighting. The first type completely supplies power for outdoor lighting during autumn-winter period whereas the second type – in spring-summer period. Calculations for outdoor lighting autonomous power supply of three types of cities with different population: 2.8M (Kyiv), 218K (Ternopil), 8,7K (Lanivtsi) were made.
ЗМІСТ ПЕРЕЛІК УМОВНИХ СКОРОЧЕНЬ 10 ВСТУП…………………………………………………………………………… 11 РОЗДІЛ 1. ЛІТЕРАТУРНИЙ ОГЛЯД 1.1. Стан зовнішнього освітлення населених пунктів України……. 17 1.2. Аналіз освітлювальних установок зовнішнього освітлення з автономним живленням………………………………………………......... 23 1.2.1. Джерела автономного живлення освітлювальної установки 1.2.2. Акумулюючі батареї для освітлювальних установок з автономним живленням ……………………………………………………….. 1.2.3. Контролери заряду акумуляторних батарей……………………. 29 33 40 Висновки …………….……………………………………………………… 43 РОЗДІЛ 2. ДЖЕРЕЛО АВТОНОМНОГО ЖИВЛЕННЯ ОУ НА БАЗІ СОНЯЧНИХ ЕЛЕМЕНТІВ 2.1. Вимірювання фотоелектричних характеристик сонячних елементів 44 2.2. Побудова моделі сонячної батареї…………………………………… 49 2.3. Блок накопичення електричної енергії……………………………… 53 2.4. Системи балансування напруги на окремих елементах акумулюючої системи……………………………………………………… 59 Висновки ……………..……………………………………………………… 61 РОЗДІЛ 3. ВИЗНАЧЕННЯ ЕНЕРГЕТИЧНОГО ПОТЕНЦІАЛУ СОНЯЧНОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ 3.1. Вимірювання потоку сонячного випромінювання………………….. 63 3.2. Аналіз енергетичного потенціалу сонячного випромінювання з врахуванням кліматичних умов території……………………………….. 3.2.1. Результати дослідження густини потоку сонячного випромінювання на широті м. Тернополя……………………………………. 3.2.2. Вплив ступеня хмарності на густину енергії сонячного випромінювання……………………………………………………………….. 3.3. Використання результатів досліджень для моніторингу енергетичного потенціалу сонячного випромінювання населених пунктів Західного регіону України………………………………………. 66 66 74 85 Висновки ……………..…………………………………………………….. 88 РОЗДІЛ 4. МОДЕЛЮВАННЯ ОСВІТЛЮВАЛЬНОЇ УСТАНОВКИ З АВТОНОМНИМ ЖИВЛЕННЯМ ТА ЇЇ ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ 4.1. Розрахунок сонячної енергетичної установки для зовнішнього освітлення населених пунктів……………………………………………… 89 4.2. Техніко-економічний розрахунок сонячної енергетичної установки для зовнішнього освітлення населених пунктів…………………………. 94 4.3. Світлотехнічний розрахунок ОУ …………………………………….. 100 4.4. Аналіз ефективності роботи автономної енергетичної установки для зовнішнього освітлення……………………………………………………. 102 Висновки ……………..……………………………………………………… 106 ВИСНОВКИ…………………………………………………………………….. 107 СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ ………………………………….. 109 Додаток А 121 Додаток Б 122 Додаток В 126 Додаток Г 134