一种超级电容分数阶模型参数识别方法技术

本发明专利技术涉及一种超级电容分数阶模型参数识别方法，该方法包括：步骤一，实验采集含超级电容的串联谐振电路的谐振频率响应数据；步骤二，分析计算含超级电容的串联谐振电路的谐振频率响应数据；步骤三，根据分数阶微积分理论推导公式，辨识得出超级电容的电容量和分数阶阶次。本发明专利技术基于实际电容和电感的模型参数都是分数阶的科学事实，采用测量含超级电容的分数阶串联谐振频率响应的实验方法，通过建立超级电容并联Ro Cα分数阶阻抗模型、进行谐振频率响应实验与数值计算、设计制造超级电容分数阶模型参数识别器，获得超级电容分数阶模型的精确参数，实验简单易行，步骤简洁，计算结果精确，适用性广泛。

A method for parameter identification of super capacitor fractional order model

The invention relates to a super capacitor fractional model parameter identification method, the method comprises the steps of: acquisition, experimental series resonant frequency of the resonant circuit response data with super capacitor; step two, analysis and calculation of the series resonant frequency of the resonant circuit response data with super capacitor; step three, according to the theory of fractional calculus derivation to identify the formula, super capacitor capacitance and fractional order. The model parameters of the actual capacitance and inductance are based on the scientific facts of fractional order, by using the experimental method of fractional measurements with super capacitor series resonant frequency response, through the establishment of super capacitor parallel Ro C a fractional impedance model, the resonant frequency response experiment and numerical calculation, design and manufacture of super capacitor fractional model parameter identification, accurate parameters of super capacitor fractional model, the experiment is simple, concise steps, accurate results and wide applicability.

【技术实现步骤摘要】
一种超级电容分数阶模型参数识别方法
本专利技术涉及超级电容的分数阶模型参数识别
，具体涉及一种利用串联谐振频率响应测量超级电容的分数阶模型参数的识别方法。
技术介绍
超级电容器作为一种能量存储设备，由于其优异的特性，得到了广泛的应用。近年来，关于超级电容器的研究不断深入，为了描述多孔碳材料复杂的内部结构及相对应的电容值，前人提出了三类基本模型：传统等效电路模型、人工神经网络模型及分数阶模型。自从1695年Leibnitz和L’Hospital提出分数阶微积分的概念以后，分数阶模型成为种类最多的模型，与传统等效电路模型相比较，该类模型能用较少的参数取得与实验符合得很好的结果。在国外，R.Martin、AndrzejDzie-linski、DeLevie等研究了电容器分数阶模型及其时域频域响应特性。在国内，黄欢、刁利杰、余战波等改进了分数阶模型计算方法，研究了电阻、电容和电感串并联等不同拓扑结构的电路基本特性和规律。但是，国内外现有研究主要集中在对超级电容分数阶模型的理论分析，而针对超级电容的实际应用中分数阶参数测量与识别方法的研究还很少。前人在参数测量实验和辨识过程中，采用标准电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超级电容分数阶模型参数识别方法，该方法包括：步骤一，实验采集含超级电容的串联谐振电路的谐振频率响应数据；步骤二，分析计算含超级电容的串联谐振电路的谐振频率响应数据；步骤三，根据分数阶微积分理论推导公式，辨识得出超级电容的电容量和分数阶阶次；该方法通过建立超级电容并联Ro Cα分数阶阻抗模型、进行谐振频率响应实验与数值计算、设计制造超级电容分数阶模型参数识别器，获得超级电容分数阶模型的精确参数。

【技术特征摘要】
2016.03.11 CN 20161014113781.一种超级电容分数阶模型参数识别方法，该方法包括：步骤一，实验采集含超级电容的串联谐振电路的谐振频率响应数据；步骤二，分析计算含超级电容的串联谐振电路的谐振频率响应数据；步骤三，根据分数阶微积分理论推导公式，辨识得出超级电容的电容量和分数阶阶次；该方法通过建立超级电容并联RoCα分数阶阻抗模型、进行谐振频率响应实验与数值计算、设计制造超级电容分数阶模型参数识别器，获得超级电容分数阶模型的精确参数。2.如权利要求1所述的超级电容分数阶模型参数识别方法，其特征在于：所述超级电容分数阶模型参数包括电阻、电容量和分数阶阶次。3.如权利要求1或2所述的超级电容分数阶模型参数识别方法，其特征在于：所述建立超级电容的分数阶模型，设定超级电容器的并联RoCα分数阶阻抗模型是由一个不变电阻Ro和一个常相位元件CPE电路元件并联构成，该常相位元件的阻抗是：时域中ZCPE＝1/(jω)αC，或在频域s域中为1/sαC，其中C是电容量，α是电容的阶数；当α＝0时，CPE是一个理想电阻；当α＝1时，CPE是一个理想电容器；而实际上电容和电感参数都是分数阶的，在数学上是可能的，则α的范围是0≤α≤1，超级电容分数阶阻抗参数是时间常数是τ＝(R0C)1/α。4.如权利要求1或2所述的超级电容分数阶模型参数识别方法，其特征在于：所述谐振频率响应实验方法和参数计算方法，分数阶RLβCα串联谐振电路是由一个大功率变频可控电源Vin、一个外加电阻R1、一个分数阶铁芯电抗器Lβ和一个超级电容Cα依次串联而成，通过可控电源Vin施加频率不同的脉冲信号(或PWM波)，测量记录超级电容的输出电压VC、干路电流I1实验数据；超级电容Cα的稳态电阻R0可通过稳态实验对其施加直流信号测得，串联谐振回路中，在电源Vin施加脉冲信号，则由基尔霍夫电压定律(KVL)得VR+VL+VC＝Vin(1)式中，VR表示外加电阻R1上的电压，VR＝R1I1；VL表示分数阶铁芯电抗器Lβ上的电压，Vc表示超级电容Cα上的电压，Vc＝R0I0，Vin表示分数阶RLβCα串联谐振回路总电压，即电源电压；在频域中，设电源Vin(s)＝Vccgl，则通过串联谐振频率响应实验测量记录的超级电容的输出电压VC可表示为串联谐振回路的干路电流I1可表示为根据双参数Mittag-Leffler函数定义，以及双参数Mittag-Leffler函数的拉普拉斯变换，其中t≥0，s是拉氏域里的变量，Re(s)定义了s的实值部分，λ∈R；在时域中，当t∈[0，+∞)时，由公式(3)～(5)可得干路电流I1为其中ML＝tβ-1Eα，β(-λtα)；当α＝β＝1时，传统整数阶RLC串联谐振电路，其复阻抗为式中，电阻感抗XL＝ωL，容抗电抗X＝XL-XC、阻抗角均为电源角频率ω的函数；谐振时Vin(s)和I1(s)同相，即ΨZ＝0，所以电路谐振时应满足：X＝0，XL＝XC，谐振角频率为固有频率，谐振时的电流达到最大；同理，从整数阶推广至分数阶谐振电路，谐振的基本原理和定义不变；因此，所述谐振频率响应实验调节可控电源Vin输出频率，当观察到干路电流达到最大值时，即分数阶RLβCα串联谐振电路达到谐振频率工作点，超级电容两端的电压与铁芯电抗器的电压大小相等、方向相反，VL＝-VC；采用波形记录仪记录分数阶RLβCα串联谐振电路的干路电流I1、超级电容的电压VC与电源输出频率ω之间的关系曲线，即I1-ω，VC-ω谐振曲线；也可...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁志珊，夏鹏程，徐刚，肖霄，左信，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11