Проектирование модулей источников питания на основе конденсаторов с двойным электрическим слоем

Юрий Германович Подкин; Тимофей Георгиевич Чикуров

doi:10.22213/2413-1172-2018-4-151-158

Авторы

Ю. Г. Подкин Сарапульский политехнический институт (филиал). ИжГТУ имени М. Т. Калашникова
Т. Г. Чикуров ОАО «Элеконд»

DOI:

https://doi.org/10.22213/2413-1172-2018-4-151-158

Ключевые слова:

накопитель электрической энергии, суперконденсатор, схема балансировки, переходные процессы, преобразователи электрической энергии

Аннотация

На основе анализа рынка приведены основные сегменты производства и потребления накопителей электрической энергии (НЭЭ). Предложен вариант решения задачи проектирования модулей конденсаторов с двойным электрическим слоем (суперконденсаторов) на уровне применяемости, а именно: определены классификационные требования, варианты системотехнического построения и алгоритмизации их работы, рассмотрены способы адаптации к конструкции суперконденсаторов. Рассмотрены варианты включения в работу НЭЭ, обеспечивающие кратковременную работу нагрузки. Показан характер изменения напряжения на нагрузке и условия для расширения рабочего интервала модулей на основе суперконденсаторов, в том числе с применением DC/DC-преобразователей. Показано, что для формирования линейки источников питания на основе накопителей электрической энергии достаточно использовать типовые DC- или AC-преобразователи. При моделировании процессов зарядки и анализе режимов работы конденсаторов в составе модуля подтверждена необходимость применения схем активной и пассивной балансировки, позволяющих обеспечить устойчивую работу конденсаторов в составе модуля. Проведено моделирование переходных процессов в многоэлементных накопителях энергии, позволившее исследовать динамику выхода накопителей на стационарный режим работы и установить основные требования к компонентам суперконденсаторных НЭЭ. Экспериментальные исследования в ОАО «Элеконд» подтвердили результаты теоретических исследований. Морфологический анализ импортной и отечественных элементной базы позволил обосновать выбор управляющих, силовых и прочих электронных компонентов, позволяющих создавать НЭЭ с оптимальными эксплуатационными характеристиками.

Биографии авторов

Ю. Г. Подкин, Сарапульский политехнический институт (филиал). ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Конструирование и производство радиоаппаратуры»

Т. Г. Чикуров, ОАО «Элеконд»

кандидат технических наук, доцент, ведущий инженер

Библиографические ссылки

Подкин Ю. Г., Чикуров Т. Г. Анализ влияния перенапряжений на характеристики суперконденсаторов // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2016. № 1. С. 54-58.

Подкин Ю. Г., Чикуров Т. Г., Данилов Ю. В. Электротехника и электроника / под ред. Ю. Г. Подкина. М. : Академия, 2011. Т. I. Электротехника. 400 с.

Источники питания MEAN WELL. URL: http://www.mean-well.ru/

DC/DC-преобразователи Mean Well, Recom и Peak // Новости электроники. 2013. № 3.

Модульные источники питания фирмы «Александер Электрик». URL: http://www.gaw.ru/html.cgi/ txt/power/aesp/index.htm

Разработка и производство реле и переключателей. URL: http://www.sktb-relay.ru/

Компания «Актор». Инновации, мастерство, качество. URL: http://www.aktor.ru/

Там же.

Schneuwly A., Gallay R. Properties and applications of supercapacitors From the state-of-the-art to future trends. Proceeding PCIM - 2000. Available at: http://www.garmanage.com/atelier/root/public/ Contacting/biblio.cache/PCIM2000.pdf

Методы балансировки напряжений суперконденсаторных элементов / Ю. Ю. Разуваев, М. Ю. Чайка, В. В. Агупов, В. С. Горшков, Д. Е. Силютин // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2012. Т. 8, № 7-2. С. 101-105.

Там же.

Варианты конструктивных исполнений суперконденсаторов / Д. Е. Силютин, М. Ю. Чайка, В. С. Горшков, А. И. Дунаев // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2012. Т. 8, № 7-2. С. 96-100.

Методы балансировки напряжений суперконденсаторных элементов.