本发明专利技术提供的一种超级电容储能系统有效容量估算方法及系统，该方法包括：建立超级电容单体的非线性电气模型及超级电容系统等效电气模型；对超级电容单体进行充电测试，获取第一测试数据；基于第一测试数据，通过预设算法对超级电容单体的非线性电气模型参数进行初值设定；利用最小二乘法对超级电容的非线性电气模型进行参数辨识；获取超级电容系统等效电气模型除连接电阻参数外的其他电气参数，对超级电容系统进行充电测试，获得连接电阻参数，并基于参数辨识后的超级电容系统等效电气模型，估算超级电容储能系统有效容量。通过实施本发明专利技术，使得超级电容储能系统有效容量估算准确性更高。准确性更高。准确性更高。
【技术实现步骤摘要】
一种超级电容储能系统有效容量估算方法及系统
[0001]本专利技术涉及超级电容储能领域，具体涉及一种超级电容储能系统有效容量估算方法及系统。
技术介绍
[0002]超级电容储能系统用于解决城轨列车制动能量回收问题已成为热点。超级系统的可用容量制约着超级电容储能系统的节电量。目前，超级电容的可用电量采用电阻和电容串联的等效电路，利用容量计算公式进行估算，忽略了超级电容在全电压范围内的容值变化以及超级电容的容值和电压的非线性特性。该简单的有效容量估算将大大降低了超级电容储能系统的节电量，造成了单位节电量的设备成本上升。
技术实现思路
[0003]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中有效容量估算过于简单，而造成单位节电量的设备成本上升的缺陷，从而提供一种超级电容储能系统有效容量估算方法及系统。
[0004]第一方面，本专利技术实施例提供一种超级电容储能系统有效容量估算方法，包括：
[0005]建立超级电容单体的非线性电气模型及超级电容系统等效电气模型；
[0006]对超级电容单体进行充电测试，获取第一测试数据；
[0007]基于所述第一测试数据，通过预设算法对超级电容单体的非线性电气模型参数进行初值设定；
[0008]利用最小二乘法对超级电容单体的非线性电气模型进行参数辨识，获得准确参数的非线性电气模型；
[0009]获取超级电容系统等效电气模型除连接电阻参数外的其他电气参数，对超级电容系统进行充电测试，获得连接电阻参数，并基于参数辨识后的超级电容系统等效电气模型，估算超级电容储能系统有效容量。
[0010]可选地，所述超级电容单体的非线性电气模型为两支路电气模型，所述超级电容单体的非线性电气模型，包括：连接电阻、第一支路及第二支路，其中，
[0011]所述第一支路与所述第二支路并联连接后与所述连接电阻串联连接；
[0012]所述第一支路包括第一电阻、第一电容及压控电容，所述第一电容与所述压控电容并联后与所述第一电阻串联连接；
[0013]所述第二支路包括第二电阻及第二电容，所述第二电阻与所述第二电容串联连接。
[0014]可选地，所述基于所述第一测试数据，通过预设算法对超级电容单体的非线性电气模型参数进行初值设定，包括：
[0015]对超级电容单体进行恒流充电；
[0016]当充电时间达到第一预设时间时，测量超级电容单体两端电压为第一电压；
[0017]根据所述第一电压及恒流充电电流计算所述第一电阻的参数初值；
[0018]当监测到超级电容单体充电至第二电压时，记录超级电容单体恒流充电时间为第二预设时间；
[0019]根据所述第一预设时间、所述第二预设时间、所述第一电压、所述第二电压及恒流充电电流计算所述第一电容的参数初值。
[0020]可选地，所述基于所述第一测试数据，通过预设算法对超级电容单体的非线性电气模型参数进行初值设定，还包括：
[0021]当监测到超级电容单体充电至额定电压时，结束充电，记录超级电容单体恒流充电时间为第三预设时间；
[0022]结束充电后，进入两支路的电荷再分布阶段，当监测到超级电容单体放电至第四电压时，记录放电时间为第四预设时间；
[0023]根据所述第四预设时间及所述第一预设时间，记录超级电容单体实际恒流充电时间；
[0024]根据超级电容单体实际恒流充电时间及恒流充电电流计算超级电容单体实际存储的第一电荷量；
[0025]根据所述第一支路暂态电容积分公式，计算超级电容单体两端充电至第四电压时的第二电荷量；
[0026]根据所述第一电荷量计算公式及所述第二电荷量计算公式，计算所述压控电容的系数。
[0027]可选地，所述基于所述第一测试数据，通过预设算法对超级电容单体的非线性电气模型参数进行初值设定，还包括：
[0028]当监测到超级电容单体放电至第五电压时，记录放电时间为第五预设时间；
[0029]根据所述第四预设时间、所述第五预设时间、所述第一电容、所述压控电容的系数及所述压控电容预设电压值，分别从电阻电压降的角度及电荷再分布的角度，建立第一支路对第二支路的充电电流的等式，计算所述第二电阻的参数初值；
[0030]监测放电时间达到第六预设时间时，测量超级电容单体两端电压为第六电压，并计算所述第六预设时间时的电荷量以及所述第二电容的参数初值，所述第六预设时间与所述第五预设时间的时间间隔为城轨交通车辆牵引工作完成与制动工作开始的时间间隔。
[0031]可选地，所述获取超级电容系统等效电气模型除连接电阻参数外的其他电气参数，对超级电容系统进行充电测试，获得连接电阻参数，并基于参数辨识后的超级电容系统等效电气模型，估算超级电容储能系统有效容量，包括：
[0032]建立超级电容单体的非线性电气模型与超级电容系统等效电气模型的对应关系，基于超级电容单体的非线性电气模型参数辨识结果，获取超级电容系统等效电气模型除连接电阻参数外的其他电气参数；
[0033]对超级电容系统进行充电测试，获取第二测试数据；
[0034]根据所述第二测试数据计算所述连接电阻的参数辨识值；
[0035]根据超级电容系统等效电气模型除连接电阻参数外的其他电气参数及连接电阻辨识参数值获得超级电容系统等效电气模型辨识参数；
[0036]获取超级电容系统工作电压范围，根据可用电量估算公式估算超级电容储能系统
有效容量。
[0037]可选地，根据超级电容单体的非线性电气模型推导出n串m并超级电容系统等效电气模型。
[0038]第二方面，本专利技术实施例提供一种超级电容储能系统有效容量估算系统，包括：
[0039]构建模块，用于建立超级电容单体的非线性电气模型及超级电容系统等效电气模型；
[0040]获取模块，用于对超级电容单体进行充电测试，获取第一测试数据；
[0041]设定模块，用于基于所述第一测试数据，通过预设算法对超级电容单体的非线性电气模型参数进行初值设定；
[0042]辨识模块，用于利用最小二乘法对超级电容单体的非线性电气模型进行参数辨识，获得准确参数的非线性电气模型；
[0043]估算模块，获取超级电容系统等效电气模型除连接电阻参数外的其他电气参数，对超级电容系统进行充电测试，获得连接电阻参数，并基于参数辨识后的超级电容系统等效电气模型，估算超级电容储能系统有效容量。
[0044]第三方面，本专利技术实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行本专利技术实施例第一方面所述的超级电容储能系统有效容量估算方法。
[0045]第四方面，本专利技术实施例提供一种计算机设备，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行本专利技术实施例第一方面所述的超级电容储能系统有效容量估算方法本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种超级电容储能系统有效容量估算方法，其特征在于，包括：建立超级电容单体的非线性电气模型及超级电容系统等效电气模型；对超级电容单体进行充电测试，获取第一测试数据；基于所述第一测试数据，通过预设算法对超级电容单体的非线性电气模型参数进行初值设定；利用最小二乘法对超级电容单体的非线性电气模型进行参数辨识，获得准确参数的非线性电气模型；获取超级电容系统等效电气模型除连接电阻参数外的其他电气参数，对超级电容系统进行充电测试，获得连接电阻参数，并基于参数辨识后的超级电容系统等效电气模型，估算超级电容储能系统有效容量。2.根据权利要求1所述的超级电容储能系统有效容量估算方法，其特征在于，所述超级电容单体的非线性电气模型为两支路电气模型，所述超级电容单体的非线性电气模型，包括：连接电阻、第一支路及第二支路，其中，所述第一支路与所述第二支路并联连接后与所述连接电阻串联连接；所述第一支路包括第一电阻、第一电容及压控电容，所述第一电容与所述压控电容并联后与所述第一电阻串联连接；所述第二支路包括第二电阻及第二电容，所述第二电阻与所述第二电容串联连接。3.根据权利要求2所述的超级电容储能系统有效容量估算方法，其特征在于，所述基于所述第一测试数据，通过预设算法对超级电容单体的非线性电气模型参数进行初值设定，包括：对超级电容单体进行恒流充电；当充电时间达到第一预设时间时，测量超级电容单体两端电压为第一电压；根据所述第一电压及恒流充电电流计算所述第一电阻的参数初值；当监测到超级电容单体充电至第二电压时，记录超级电容单体恒流充电时间为第二预设时间；根据所述第一预设时间、所述第二预设时间、所述第一电压、所述第二电压及恒流充电电流计算所述第一电容的参数初值。4.根据权利要求3所述的超级电容储能系统有效容量估算方法，其特征在于，所述基于所述第一测试数据，通过预设算法对超级电容单体的非线性电气模型参数进行初值设定，还包括：当监测到超级电容单体充电至额定电压时，结束充电，记录超级电容单体恒流充电时间为第三预设时间；结束充电后，进入两支路的电荷再分布阶段，当监测到超级电容单体放电至第四电压时，记录放电时间为第四预设时间；根据所述第四预设时间及所述第一预设时间，记录超级电容单体实际恒流充电时间；根据超级电容单体实际恒流充电时间及恒流充电电流计算超级电容单体实际存储的第一电荷量；根据所述第一支路暂态电容积分公式，计算超级电容单体两端充电至第四电压时的第二电荷量；
根据所述第一电荷量计算公式及所述第二电荷量计算公式，计算所述压控电容的系数。5.根据权利要求4所述的超级电容储能系统有效容量估算方法，其特征在于，所述基于所述第一测试数据，通过预设算法对超级电容单体的非线性电气模型参数进行初值设定，还包括：当监测到超级电容单体放电至第五电压时，记录放电时间为第五预设时...
【专利技术属性】
技术研发人员：张海亮，郭浩诚，杨中平，林飞，钟志宏，米佳雨，孙湖，方晓春，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：
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