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PSIM을 이용한 슈퍼커패시터의 전기적 모델링
Psim based electric modeling of supercapacitors 원문보기

전력전자학회 2007년도 추계학술대회 논문집, 2007 Nov. 30, 2007년, pp.160 - 162  

노세진 (충북대학교) ,  이진목 (충북대학교) ,  이재문 (충북대학교) ,  최재호 (충북대학교)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper presents a method to identify the equivalent circuit parameters by experiment results of supercapacitor model based on transmission line. In order to validate this method, a model of supercapacitor is verified and implemented by using the PSIM software. Experimental and simulation results...

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

제안 방법

  • [3] 그림 2는 본 연구에서 검토한 슈퍼커패시터의 등가모델이다.[4] 3개의 전송라인의 커패시터는 전압 의존성을 반영하기 위해서, 고정 커패시터 C와 전압상승에 따라서 비선형적으로 증가하는 전압 의존 커패시터 Cv로 모델링 되었다. 마지막에 병렬 저항은 자기방전 특징을 나타내기 위해서 추가되었다.
  • 슈퍼커패시터의 물리적 특성과 전기적인 특성을 바탕으로 전기적 모델링은 3개의 전송라인으로 구성되었다. 전기적 모델링은 3개의 전송라인 모두 다 정격전압에서 내부 충전 재분배를 반영하였다.
  • 슈퍼커패시터의 충전과 방전에 대한 응답은 실험적으로 측정한 파라미터로 등가회로를 사용하여 시뮬레이션 하였다. 시뮬레이션 결과는 같은 시간에 실험결과를 비교하였다.
  • 슈퍼커패시터의 충전과 방전에 대한 응답은 실험적으로 측정한 파라미터로 등가회로를 사용하여 시뮬레이션 하였다. 시뮬레이션 결과는 같은 시간에 실험결과를 비교하였다. 다음 그림 6은 시뮬레이션과 NessCap 400F로 실험한 결과를 비교 한것을 보여준다.
  • [1] 본 논문에서는 응용분야가 점차 확대되어가는 슈퍼커패시터의 물리적 특성과 전기적 특성을 바탕으로 전기적 모델링에서 전압 의존 커패시턴스로 구성된 3개의 전송라인에 파라미터를 실험적인 방법으로 추출하는 것을 나타내었다. 전기적 모델링은 PSIM으로 실행한 시뮬레이션과 실험을 통해 검증하고자 한다.
  • 마지막에 병렬 저항은 자기방전 특징을 나타내기 위해서 추가되었다. 제시한 등가모델의 타당성을 분석하기 위하여 본 논문에서는 Psim으로 등가모델을 구성하고 실험결과와 특성을 비교한다.
  • 첫 번째 전송라인의 파라미터는 완전 방전된 상태에서 일정한 전류로 슈퍼커패시터를 충전시켜서 확인한다. 첫 번째 전송라인의 시정수는 다른 2개의 전송라인 시정수 보다 아주 작기 때문에, 모든 충전은 첫 번째 전송라인에서 저장된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
등가회로에서 순간적인 충전응답은 무엇에 의해 결정되는가? 0에서 정격전압까지 슈퍼커패시터를 충전하는 것과 약 5분에 걸쳐 내부 충전 재분배 동안 최종 전압을 관찰함으로써 확인 할 수 있다. 순간적인 충전응답은 첫 번째 전송라인의 전압 의존성 커패시터에 의해서 결정된다. 따라서, 시정수가 가장 작은 첫 번째 전송라인의 커패시터부터 충전이 시작되고 다음에 시정수가 이것 보다 더 큰 두 번째 전송라인에서 내부 충전 재분배가 이루어져 두 번째 전송라인의 커패시터가 충전된다.
슈퍼커패시터의 전기이중층이란? 슈퍼커패시터의 전기이중층(electric double-layer)은 2개의 전극에 정전기력으로 축전된 에너지를 저장 할 수 있는 전기에너지 저장소자로 널리 알려졌다. 전극은 카본 미립자 필름 형태인 고체이고, 전해질은 다공성 전극필름에 스며드는 액체 형태이다.
슈퍼커패시터가 반복 사용에 따른 열화현상이 없어 사이클 수명에 제한이 없는 이유는? 슈퍼커패시터를 배터리와 조합해 사용하면 최대출력 전력을 슈퍼커패시터가 사용함으로써 배터리에 부과 되는 과도한 부하 방전을 완화시켜 에너지 저장시스템의 출력특성 향상 및 배터리의 수명을 연장할 수 있다. 또한 슈퍼커패시터는 전기를 저장하는 메커니즘이 화학반응을 이용하는 배터리와 달리 활성탄소로 이루어진 전극과 전해질의 계면에 형성되는 전기이중층(electric double-layer)에 전하를 저장한다. 즉, 물리적인 전하의 축적에 의한 축전현상을 이용하여 반복 사용에 따른 열화현상이 없이 사이클 수명에 제한이 없다.
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