陶瓷電容范文第1篇
1超級電容器研究的意義
伴隨人口的急劇增長和社會經濟的快速發展，資源和能源日漸短缺，生態環境日益惡化，人類將更加依賴潔凈和可再生的新能源。有的學者則更進一步認為21世紀將是以電池為基礎的社會。近年來在許多儲能裝置應用方面對功率密度的要求越來越高，已超過了當前電池的標難設計能力。超級電容器(SC)正是在這樣的背景下產生的。“超級電容器”一詞來自20世紀60年代末日本NEC公司生產的電容器產品“Supercapacitor”。它泛指具有很高功率和高能量密度的電容器[1]。所謂“超級電容器”本質上是根據電化學原理設計、制造出來的，因此它又被稱為電化學電容器(Electrocamical Capacitors，EC)。新型的電化學電容器具有優良的脈沖充放電性能以及大容量儲能性能，并且具有充電快、循環壽命長、環境適應性強、無記憶效應、免維護、對環境無污染等優點。“冷戰”時期超級大國間的軍備競賽，特別是美國的“星球大戰”、“導彈防御系統”計劃大大加快了超級電容器在軍事裝備的應用。它可作為新一代激光武器、潛艇、導彈以及航天飛行器等高功率軍事裝備的激發器。軍用坦克、卡車在惡劣條件下的啟動、爬坡、剎車等動力響應過程的瞬間啟動電源等等;近年來電動汽車的興起，更進一步推動了超級電容器的發展，由于超級電容器具有較大的功率密度，在新一代電動車中，可以與鋰離子電池聯用，用于解決起步，加速及制動能量的回收，從而起到保護電池，提高整車性能的作用。在普通機車的運行過程中，超級電容器也可以配合蓄電池應用于各種內燃發動機的電啟動系統.
作為一種新的儲能元件，超級電容器填補了傳統電容器(如平板電容器、電解電容器)和電池之間的空白，無論是從電荷儲存原理、還是器件的性能，它都與常規的物理(介質)電容器有較大的區別。它能提供比普通電容器更高的比能量和比二次電池更高的比功率以及更長的循環壽命，同時還具有比二次電池耐溫和免維護的優點。超級電容器具有法拉級的超大電容量;其脈沖功率比蓄電池高近十倍。充放電循環壽命在十萬次以上;有超強的荷電保持能力，漏電源非常小。充電迅速，使用便捷;無污染，有利于環保。因此，它在計算機、通信、電力、交通、航空、航天、國防等領域具有廣闊的應用前景。各工業國家都紛紛把電化學電容器列為國家重點戰略研究開發項目。1996年歐共體制定了超級電容器的發展計劃，美國能源部及國防部也制定了相應的發展超級電容器的研究計劃。我國在“十五”國家863計劃中要求研究滿足電動車整車要求的超級電容器。超級電容器正成為研究熱點[2]。
2研究與發展概況
超級電容器的研究源于美國GE公司1957年Becker取得的第一篇雙層電容器專利[3]，它以碳材料為電極，硫酸水溶液作電解質，工作電壓lV。進入90年代以來，由于電動汽車的興起，對超級電容器的各類研究也逐漸增多，目前超級電容器的研究主要集中在以下幾個方面：
(1)電極材料的選擇和優化
a碳電極材料
超級電容器電極材料按照種類可以分為碳電極材料，金屬氧化物電極和導電聚合物電極 三大類，對于碳電極材料而言(包括活性炭、碳纖維、碳氣溶膠和碳納米管材料等)，主要遵循雙電層電容儲能原理 ，即利用碳材料具有較大的表面積，通過碳材料吸附電解液中的離子在電極表面形成雙電層來完成儲能過程[4];
b過渡金屬氧化物電極材料
對過渡金屬氧化物而言，主要是通過在電極表面發生高度可逆的氧化還原反應來實現電荷的儲存，自1975年conway發表了過渡金屬氧化物準電容儲能理論[5]，目前已有許多關于過渡金屬氧化物如RuO2[6]、IrO2[7]、MnO2[8]、NiO[9]、Co3O4[10]、V2O5[11]、SnO2[12]作為超級電容器電極材料的報道。按同等表面積計算，遵循法拉第準電容理論的過渡金屬氧化物電極，其比容量可達到碳電極材料的10-100倍，其中氧化釕電極材料具有最好的電容特性，但氧化釕昂貴的價格極大的限制了其具體應用，對于用氧化釕制備的超級電容器，氧化釕電極材料的成本就占據了整個電容器價格的90%，所以目前人們進行了許多研究，嘗試采用廉價金屬氧化物取代
氧化釕電極。
C導電聚合物材料
除了碳材料和過渡金屬氧化物可作為超級電容器材料以外，高分子聚合物材料[13]目前也被用于超級電容器電極材料的制備，其儲能也是遵循法拉第準電容原理。相比過渡金屬氧化物電極工作電壓較低的特點，采用高分子聚合物材料可以在高電壓下工作，同時也具有較大的能量密度和功率密度，高分子聚合物電極材料代表了超級電容器電極材料研究的一個新的發展方向。但其可逆性相比碳電極和過渡金屬氧化物電極較差，此外在長時間的循環過程中保證其穩定性(包括防止外形的膨脹或收縮)及內阻較大也是目前急需解決的問題，而這些因素常常會限制高分子聚合物電極的進一步應用，目前高分子聚合物電極材料仍處于基礎研究階段。
一、超級電容器簡介
超級電容器又稱超大容量電容器或者電化學電容器，是介于傳統電容器和電池之間的一種新型儲能器件。與傳統電容器相比，超級電容器具有更大的容量以及更高的能量密度，其容量可達法拉級(F)甚至數千法拉，而傳統的電容器只有微法(μF)級，1F=106μF;與電池相比，超級電容器具有更高的功率密度和更長的循環壽命，可實現大電流充放電，工作溫度范圍可達-25 ~ +75℃，已成為世界各國的研究開發的熱點。超級電容器在航空航天、軍工領域、汽車行業、通信領域、儀器儀表、消費電子、電動玩具等領域都具有重要的應用市場。
1超級電容器概況
1.1超級電容器的原理
超級電容器是利用電極和電解液之間形成的界面雙電層電容來存儲能量的一種新型儲能器件。
當電極插入電解液時，電極表面上的凈電荷將從溶液中吸引部分不規則分配的帶異種電荷的離子，使它們在電極-溶液界面的溶液一側離電極一定距離排成一排，形成一個電荷數量與電極表面剩余電荷數量相等而符號相反的界面層。這個界面由兩個電荷層組成，一層在電極上，另一層在溶液中，因此稱為雙電層。 根據電容器原理，電容量C=(其中，ε—介電常數;S—電極有效表面積;d—電介質厚度)，表面積S越大，電介質厚度d越小，電容器容量C就越大。
對于超級電容器，d為溶劑化離子半徑，一般水化后的離子半徑為0.3~0.5nm，而一般電解電容器的介電質氧化膜厚度在數十納米以上;另外，超級電容器的電極材料一般選用高比表面積的多孔炭材料，其比表面積可高達2000-3000m2/g，遠大于電解電容器的電極面積。因此，雙電層電容器可以取得法拉級甚至數千法拉的高電容量。
1.2超級電容器的特性
超級電容器作為一種新型儲能器件，兼具電池和傳統電容器的優點(見表1)，具體敘述如下：
(1)可儲存巨大的能量，容量達幾法拉級甚至數千法拉;其存儲的能量E=1/2CU2(C：器件的電容量;U：器件的端電壓)。
(2)環境友好，無需采用污染性物質為原料;
(3)免維護，長時間放置不失效，即使幾年不用仍可保留原有的性能指標。
(4)超級電容器充放電速度快(根據容量的不同為幾秒~幾分鐘)，可以在瞬間釋放出安培級至數千安培級的大電流，具有獨特的大電流充放電特性，特別適合
大功率脈沖電路的應用。
(5)循環壽命長(>10萬次)，充放電效率高(>95%)，充放電過程僅發生離子的吸附脫附，電極結構不會發生變化;
(6)工作溫度范圍寬(-25~75℃)，可滿足惡劣環境使用的要求。
(7)相對成本低，盡管價格比鉛酸電池高3倍，但壽命比鉛酸電池高20倍。
(8)體積比容量與重量比容量高，外形緊湊，易于安裝，符合新型電子產品對電源的短小輕薄要求;
(9)通過串并聯可制成高耐壓、大容量組件，滿足不同領域的需要。 元器件
普通電容器
超級電容器
充電電池 表1超級電容器與普通電容器、充電電池的性能比較 能量密度 功率密度 循環壽命 /次 / Wh·kg-1 / W·kg-1 <0.2 0.2-20 20-200 104-106 102-104 <500 >106 >105 10
31.3超級電容器應用領域
根據放電量、放電時間、工作電壓以及電容量大小，超級電容器可用作后備、替換和主電源三類，主要應用領域如下：
(1)軍事領域
用于新一代激光武器、粒子束武器、微波武器、潛艇、導彈等大功率脈沖電源;航天飛行器、軍用坦克和卡車等軍事裝備的啟動電源上。
(2)無線通訊領域
GSM手機通訊脈沖電源，移動電腦、PDA、其它使用微處理器的便攜式設備以及其它數據通訊設備的備用電源。
(3)消費電子領域
音響、視頻和其它電子產品斷電時須用記憶保持電路的產品;電子玩具;無線電話;電熱水瓶;照相機閃光燈系統;助聽器等。
(4)工業領域
智能水表、電表與氣表，遠程載波抄表，無線報警系統，電磁閥，電子門鎖，脈沖電源，UPS，電焊機，充磁機，電動工具，稅控機。
(5)交通運輸領域
主要應用于汽車、火車、船舶和碼頭等領域。如交通工具的啟動設備，瞬間提供大電流，以及與電池配合使用組成混合動力車和開發純電容交通車，提供動力驅動電源。應用于汽車零部件領域，如音響、電動座椅、空調、轉向和制動等。應用于碼頭的集裝箱起重機等領域。
(6)特殊要求的智能設備或電路設計領域。
(7)其它應用領域，如太陽能光伏產品儲能器件等。
1.4超級電容器的性能指標
(1)容量：電容器在一定的重量或者體積范圍內存儲的容量，量綱為F(法拉)。
(2)內阻：又稱為等效串聯電阻，分為直流內阻和交流內阻，量綱為Ω。
(3)漏電流：恒定電壓情況下，一定時間后測得的電流，量綱為mA。
(4)比能量：是指單位重量或單位體積的電容器所給出的能量，也叫重量比能量或體積比能量，也稱能量密度，量綱為Wh/kg或Wh/L。
(5)比功率：單位重量或單位體積的超級電容器所給出的功率，表征超級電容器所承受電流的大小，超級電容器的比功率是電池的數量級倍數，量綱為W/kg或Wh/L。
(6)循環壽命：超級電容器經歷一次充電和放電，稱為一次循環或叫一個周期。
(7)高低溫性能：在高溫、低溫環境下其電性能的變化情況。
1.5超級電容器的組成與關鍵技術 如圖1所示，超級電容器主要由極化電極、集電極、電解液、隔膜、引線和封裝材料幾部分組成。電極材料、電解質的組成、隔膜質量以及電極制造技術對超級電容器的性能有決定性的影響。電極材料的性能決定其電容量的大小;電解質的分解電壓決定超級電容器的工作電壓，以水溶液為電解液的電容器工作電壓只有lV左右，而有機電解液的可達3V左右。超級電容器的關鍵技術包括：
(1)高比容量電極材料的制備技術;
(2)高性能電解液的合成技術;
陶瓷電容范文第2篇
2、準備好如下申報開工告知內容給予當地質量技術監督局申報： ? 特種設備安裝改造維修告知書(一式四份); ? 壓力管道、壓力容器安裝合同;
? 壓力管道、壓力容器施工藍圖一份(藍圖上必須有工程施工圖設計出圖專用章、特種設備設計許可印章); ? 壓力管道、壓力容器安裝資質; ? 壓力管道、壓力容器設計資質; ? 壓力管道、壓力容器施工方案; ? 特種設備焊接作業人員操作證;
? 項目負責壓力管道、壓力容器的管理人員資質證書; ? 壓力管道、壓力容器安裝體系責任人任命的通知; ? 壓力管道、壓力容器質量保證體系;
? 壓力管道主要材料質保書、合格證。壓力容器質量保證書。 ? 焊接工藝評定報告; ? 焊接工藝指導書;
3、申請單位提交壓力管道、壓力容器相關材料→組織資料審核→到當地技術質量監督局辦理批準手續。
4、在辦理過程中，對壓力管道、壓力容器上所用的安全閥、壓力表到當地校驗檢測單位進行校驗，為工程安裝做準備。
5、通知建設單位將以后的壓力管道、壓力容器操作人員到當地培訓拿壓力管道、壓力容器的操作工證書，為辦理壓力管道、壓力容器使用證書做準備。
6、技監局辦理批準后，到當地鍋檢所提交開工告知書，提交后鍋檢所一般在3-5個工作日內到施工現場進行檢查、監檢。
7、在施工完成至壓力管道、壓力容器系統水壓(空壓)時，需請當地鍋檢所、監理、業主(管理公司)、施工方到現場進行檢查、驗收，并辦理試壓的資料登記。
8、在壓力管道、壓力容器系統完成后，請當地鍋檢所、監理、業主(管理公司)、施工方到現場進行竣工驗收，并提供相應竣工資料審核，為辦理壓力管道、壓力容器使用證書做準備。
9、辦理壓力管道、壓力容器使用登記證書申報如下：
? 壓力管道、壓力容器安全性能監督檢驗證書;
? 《壓力管道注冊登記表》、《壓力容器登記卡》(一式三份，每頁蓋公章); ? 建設單位操作人員的《特種設備作業人員資格證》;
? 壓力容器、壓力管道使用安全管理的有關規章制度和事故應急救援預案; ? 建設單位營業執照、組織機構代碼; ? 壓力容器設計文件(圖紙); ? 壓力容器產品質量證明書、合格證;
? 建設單位根據當地要求進行編制壓力管道、壓力容器管理制度; ? 壓力管道按照質量證明書; ? 壓力管道按照竣工圖(單線圖);
陶瓷電容范文第3篇
1 電容式射頻MEMS開關結構及工作原理
以靜電力驅動的電容式開關結構由微波傳輸線、電介質及橋膜 (上電極) 三部分構成, 如圖1所示。該開關是位于共面波導傳輸線上, 共面波導是由一根中心金屬帶條和兩側平行的半無窮接地面組成, 中心金屬帶條與兩側平行的半無窮接地面有一定的間距, 而開關的橋膜以一定的空氣間隙橫跨過中心金屬帶條, 并在兩側與接地面相連。
圖2給出兩種不同的結構的電容式開關剖面圖[2], 其中圖2 (a) 為早期出現的結構。
在電介質上有一層金屬作為下電極結構, 當開關工作時, 只需要把電壓差加載到上下電極中, 所產生的靜電力就會使橋膜向下移動, 并最終與下電極接觸, 形成開關斷開的狀態 (down-state) 。該結構有個明顯的缺點就是上下兩電極在相接觸的瞬間可能會有電火花產生, 并有伴有電流產生引起發熱, 同時還增加了開關的功耗。因此, 為了消除這些不良現象, 人們改進了施加開關工作電壓的方式, 即取消了電介質上的下電極, 直接將工作電壓通過偏置電路 (Bias—T電路) 加載到電介質下的微波信號線上, 如開關的圖2 (b) 中所示, 同樣也可以實現開關的導通和斷開功能。
電容式射頻MEMS開關的工作原理為:在圖3 (a) 所示的開關導通狀態下, 由于橋膜 (上電極) 與微波傳輸線 (下電極) 之間存在著空氣間隙, 此時開關具有較高的阻抗, 微波信號能夠通過傳輸線向后繼電路傳輸信號;而當向開關的上下電極施加偏置電壓后, 靜電力的作用使橋膜發生向下的形變, 偏置電壓達到閾值后, 橋膜會緊密接觸到電介質上, 此時由于上下電極之間只有一層較薄的電介質層, 圖3 (b) 所示, 此時電極間的阻抗相比于開關導通狀態低, 因此微波信號能夠與接地的上電極相耦合, 致使信號傳輸被開關斷開。
2 開關的工藝流程
本文開關的工藝采用的是MEMS表面加工工藝, 針對于共面波導對于降低襯底損耗的要求, 選用的是高阻抗的硅片 (N<100>, 1000?·cm) 。整個工藝流程如圖4所示。
(1) 利用熱氧工藝, 在襯底上形成厚度為1µm厚的氧化層, 降低微波信號的損耗。
(2) 濺射一層鈦鎢金種子層, 涂膠光刻后, 電鍍形成如圖所示的Au共面波導結構, 傳輸線厚度為2µm。
(3) 利用PECVD方法制備一層厚度為1000Aο的Si3N4電介質層, 只留下剛好覆蓋住中央金屬的部分, 其余的用干法刻蝕。
(4) 利用PECVD方法沉積一層厚度為2µm的非晶硅, 并刻蝕兩個接地面之間以外的區域。
(5) 再次利用電鍍工藝制備厚度為2µm的Au橋膜, 橋膜兩端與共面波導兩側接地面相接觸。
(6) 采用二氟化氙 (Xe F2) 氣體刻蝕非晶硅犧牲層, 釋放結構。
在最后一步釋放結構中, 利用二氟化氙氣體的干法刻蝕能夠避免濕法釋放過程因液體粘附力中造成的結構破壞, 而且不需要進行真空干燥步驟。
3 開關的開啟電壓及電容比
開啟電壓是電容式射頻MEMS開關機械性能的重要指標之一, 定義為:當橋膜向下發生的形變 (見圖4) 。
恰好能夠接觸到電介質層上時所施加的直流偏置電壓大小。開關的上下電極可以使簡單的視為具有電壓差的兩平行板, 因此橋膜受到的靜電力大小為:
橋膜由于受向下靜電力而發生形變時, 會受到一個相向的彈性回復力。
其中, A為上下電極相對面積, E為空氣間隙的電場, V為偏置電壓, ε0為真空介電常數, g橋膜與下電極的距離, k為橋膜的彈簧常數 (與橋膜的厚度、長度、寬度、楊氏模量、殘余應力及泊松比相關) , g0為初始狀態下上下電極之間的距離。
由于隨著橋膜開始向下發生形變, fdown值的增加會比fup快得多, 因此當上下電極的間隙小于于初始間隙的2/3時, 橋膜就會處于不穩定狀態, 此時的偏置電壓就等于開啟電壓[3]。
電容式射頻M E M S開關的電容比CdownCup是該器件電子性能上重要的指標之一。當開關處于導通狀態是, 上下平行電極之間的電容為:
其中, td為電介質層的厚度, εr為電介質的相對介電常數。最后可得開關的近似電容比為[4]:
4 電容式射頻MEMS開關的應用
4.1 移相器
射頻移相器是雷達探測、衛星通信、移動通信設備中的核心部分基于MEMS開關的RF MEMS移相器的研究表明, 無論是開關線型、反射型或是分布式的, 在高頻下其性能都優于GaAs移相器[5]。
4.2 可調諧濾波器
射頻MEMS技術應用的另一個重要領域是基于MEMS開關的可調諧濾波器。在無線通信系統中的高頻段, 采用M E M S技術的帶通濾波器, 具有高Q值、低功耗、可調頻率和帶寬, 便于在芯片級別上的集成[6]。
4.3 可重構天線系統
可重構天線就是多功能天線的一種, 它可以在不改變整個天線尺寸的情況下, 通過改變天線輻射單元的結構和位置, 來實時地改變天線的工作頻率、極化方向和輻射方向等。
摘要：本文介紹了電容式射頻MEMS開關的結構、工作原理和制造工藝流程, 分析了開關的開啟電壓和電容比, 最后描述了開關在移相器、可調諧濾波器及可重構天線方向上的應用。
關鍵詞：射頻MEMS,開關,開啟電壓,電容比
參考文獻
[1] Vijay K.Varadan, K.J.Vinoy, K.A.Jose, “RF MEMS and Their Applications”, England, 2003pp:117～118.
[2] Jae Y.Park, Geun H.Kim, et al.“Electroplated RF MEMS CapacitiveSwitches[C]”MEMS 2000.The Thir-teenth Annual International Confer-ence on Jan.2000pp:639～644.
[3] Harvey S.Newman, “RF MEMS Switchesand Applications[J]”, Reliability PhysicsSymposium Proceedings, 2002.40th An-nual April 2002pp:111～115.
[4] Jeremy B.Muldavin, et al“.High-IsolationCPW MEMS Shunt Switches—Part 1:Modeling[J]”Microwave Theory andTechniques, June 2000 pp:1045～1052.
[5] 張永華, 丁桂甫, 基于MEMS技術的射頻移相器[J].微細加工技術, Mar2004, 3:73～79.
陶瓷電容范文第4篇
1 系統模型
晶閘管控制串聯電容補償的基本原理是通過改變晶閘管觸發角實現對輸電線路參數的動態調節, 改變電容的容抗以補償輸電線路的感抗, 達到等值的縮短電氣距離的目的, 從而提高系統運行的穩定性及輸電能力。
其系統模型可以通過一個由固定電容器 (C) 和可變電抗器 (L) 相并聯的電路來表示, 其中, 可變電抗可由晶閘管觸發控制, 如圖1所示。
該LC并聯電路的等效阻抗Zeq可以表達為:
如果 (ωC-1/ωL) >0, 則表示固定電容器 (C) 的電抗值比與之并聯的可變電抗器 (L) 的電抗值小, 整個并聯電路呈現為可變的容性電抗。
如果 (ωC-1/ωL) =0, 會產生諧振, 導致無窮大阻抗。
如果 (ωC-1/ωL) <0, 則表示LC并聯電路的等效電感值大于固定電抗器本身的值, 這種情況對應于運行方式中的感性微調模式。
2 PID阻抗控制
晶閘管控制串聯電容補償電路模型對電網輸電能力的改善是以能夠穩定運行在命令阻抗下, 并能快速響應阻抗階躍命令為前提的。一個真正的晶閘管控制串聯電容補償裝置, 要求其可以根據不同的控制目的 (如潮流控制、暫態穩定控制、阻尼控制等) 自動調節阻抗。
所以阻抗控制是整個裝置成功與否的關鍵。阻抗控制, 其主要任務是根據系統控制要求的命令阻抗, 制定相關的控制策略, 使晶閘管控制串聯電容補償裝置的輸出阻抗迅速準確的跟蹤命令阻抗。它的輸出是經過反饋修正后的命令阻抗值。阻抗控制分為開環控制和閉環控制兩種。若中層控制直接將上層下傳的命令阻抗下傳給底層控制, 然后根據查表求得命令阻抗對應的觸發角去觸發晶閘管, 則該控制方式為開環控制;若中層控制接收到命令阻抗后, 根據阻抗調節的誤差修正命令阻抗或直接修正觸發延遲時間, 則該控制方式為閉環控制。閉環控制的原理框如圖2所示。
圖中虛線框內為上層控制部分。每次接到新的命令阻抗時, 由上層控制給出晶閘管觸發延遲時間, 底層控制通過阻抗誤差反饋直接去修正延遲時間, 這樣可以避免頻繁查表, 有利于加快底層響應速度。實際應用的計算機控制系統都是離散系統, 數字式PID控制器的控制算式為:
其中, Kc為控制器增益, Ti為積分時間常數, Td為微分時間常數, T0為采樣周期。k在本算法中就是周期的序數, 為了描述方便, 把上式改寫為下式:
式中, kp, ki, kd分別為比例系數, 積分系數和微分系數, 不同于上面圖中的同名參數。sum為誤差累加器。在每次阻抗階躍時, 由于前一命令阻抗下的累計誤差不能作為后面阻抗調節的參照, 所以該累加器自動清零。
3 系統仿真
PID阻抗控制的結果如圖3所示。晶閘管控制串聯電容補償電路初始運行狀態為晶閘管全閉鎖模式 (即Block, 此時電路等同于常規串聯電容補償, 其阻抗值為基本容抗值) , 0.03秒接到第一次阻抗階躍命令, 0.2秒接到第二次階躍命令。實線為命令阻抗曲線, 虛線為測量阻抗曲線, 縱坐標X為各種阻抗值和基本容抗值的比值?？刂破鞯膮祂p=0.0003, ki=0.000004, kd=0.00019。
從圖3可以看出, 在阻抗階躍命令下該控制器能較好的達到要求, 體現了一定的魯棒性。
4 結語
利用在輸電線路中增加晶閘管控制串聯電容補償, 在一定范圍內靈活改變串聯補償裝置的電抗值, 可以有效縮短輸電系統的電氣距離, 是提高系統傳輸容量和穩定性的一種經濟有效的手段。本文研究利用PID方法實現對晶閘管控制串聯電容補償的阻抗控制, 具有良好的動態和靜態性能, 能較好地滿足實際要求。
摘要：晶閘管控制串聯電容補償通過采用串聯電容補償, 以電容的容抗補償輸電線路的感抗, 達到等值的縮短電氣距離的目的, 從而提高系統運行的穩定性及輸電能力。其阻抗控制是整個裝置實現與否的關鍵。本文建立了晶閘管控制串聯電容補償電路模型, 分析了晶閘管控制串聯電容補償的不同運行模式。并采用PID控制方法實現對晶閘管控制串聯電容補償的阻抗控制。經過系統仿真驗證, 結果表明, 本方法具有良好的動態和靜態性能, 能滿足工程實際要求。
關鍵詞：晶閘管控制,串聯電容補償,阻抗控制,PID控制
參考文獻
[1] 中國電力科學研究院.超高壓輸電系統中靈活交流輸電 (可控串補) 技術的技術總結報告第四篇——可控串補控制系統及動模實驗[R].北京:中國電力科學研究院, 1999.
[2] 李可軍.可控串聯補償 (TCSC) 的動態模擬與控制策略研究[D].山東:山東大學, 2005, 10.
[3] 國家電網公司建設運行部, 中國電力科學研究院.靈活交流輸電技術在國家骨干電網中的工程應用[M].北京:中國電力出版社, 2008.
陶瓷電容范文第5篇
1碳材料
碳材料是有望成為工業化的相關電極材料。它有著價格低廉、原料豐富、無毒、加工性能好、化學穩定性高、導電性能好、比表面積大以及使用溫度范圍比較廣等有關優點。對于碳基相關的電化學電容器來說, 其與雙電層電容器比較相似, 碳材料實際的循環伏安曲線是近似矩形, 能夠成為超級電容器方面的良好材料。有關碳材料主要是憑借電極或者是溶液界面形成的一種雙電層來完成能量儲存。提高電極實際的比表面積, 能夠提高界面雙電層實際的面積, 進而提升雙電層具體的電容值。
1.1活性炭。上個世紀五十年代, Becke通過將高比表面積的活性炭覆蓋在金屬基底上, 在將其浸入到硫酸溶液之中, 通過活性炭孔道形成的雙層構造進行存儲電荷。因為活性炭的比表面積以及孔分布狀況與其制備方法有著直接的關系, 并受其原材料的主要種類等因素的影響?，F階段主要通過化學浸漬集合物理活化的復合型活化技術開展, 這種工業方法可以通過加強對工藝條件的控制, 優化其活化整體效果。
1.2碳凝膠?；钚蕴吭谑褂玫倪^程中無法有效的控制其孔分布問題, 而碳凝膠的出現可以有效的解決這一問題。最早開發碳凝膠的是R.W.Pekala研究小組, 他們通過把C6H4 (OH) 2與HCHO按照摩爾比1:2混合之后, 將其溶解在重蒸餾、去離子的水中, 將Na2CO3作為其堿性試劑, 通過處理之后得到了碳凝膠。碳凝膠具有快速釋放能力的特征, 極大的加強了功率的密度, 將碳凝膠作為電極, 把微孔玻璃纖維當做隔膜, 通過將4mol/L的氫氧化鉀作為電解質, 組裝的超級電容器, 其功率高達7.7k W/kg, 可以存儲27.38J/g的能力, 其比電容值具體為39F/g。
1.3碳納米管。碳納米管有著較為優良的導電性、較大的比表面積、穩定的化學性質以及適合電解質離子遷移的孔隙特點, 是現階段公認的高功率電容器的優秀電極材料。但是在實際的應用過程中, 因為非定向生長的碳納米管的取向較為雜亂、其非晶碳含量較大, 無法將其完全純化, 嚴重的制約了碳納米管的實際應用。在近年的發展過程中, 人們對高度有效的碳納米管的相關研究較為重視, 碳納米管在電容器集流體上的陣列生長額可以有效的降低了活性物質同集流體的接觸電阻, 降低了電極制備相關程序。
1.4碳纖維, 活性炭纖維的性能高于活性炭材料。因其孔道較為通暢、不同類型的孔隙連接較為緊密, 對電解液的吸附與傳輸較為有利?；钚蕴坷w維有著優秀的耐熱性、較低的膨脹性以及優秀的化學穩定性是極為理想的電極材料。
2有關導電高聚物方面的電極材料
對于導電高聚物來說, 其有著環境影響小、價格低、通過摻雜之后導電能力強以及儲能高等諸多優點, 所以是良好的電極材料。關于導電高聚物相關電容器具體的原理就是利用氧化 —還原過程完成的。當出現氧化反應的時候, 離子轉移到有關高聚物的“骨架”之上;然后在還原過程當中, 離子又重新回到電解液當中。高聚物作為有關電化學電容器方面的貯能材料, 其進行氧化—還原轉變、實際的轉變機理以及穩定性、還有摻雜或者是去摻雜過程等都和聚合物本身具體的結構有關, 利用改變單體結構以及制備條件能夠對其做出調整。
日本相關分子科學研究完成了有著大比表面積的有關多孔結構, 同時還有各種機能的有關平面上的高分子組合體方面的開發。利用熔融的金屬鹽當做相關的催化劑, 處于300℃至500℃之下, 這種材料能夠縮合成相關的氮縮環結構, 從而讓電解質離子之間的相互作用變得更加強烈, 并且多孔材料所具有的孔洞結構可以使比能量、電容量以及實際輸出功率都得到非常大的提升。
3二氧化釕 (Ru O2)
從上世紀70年代開始, 人們就已經對Ru O2的電化學性能進行了研究。Ru O2在酸性以及堿性環境當中實際的贗電容行為是有差異的, 這種情況涉及到了不同反應。如果相關的電解液是H2SO4, 那么多孔的Ru O2在150℃的時候最大電容值能夠達到720F/g;如果相關的電解液是KOH, 那么晶態的Ru O2在200℃的時候最大電容值能夠達到710F/g。當在酸性電解質當中的時候, 具體的反映過程如下:
Ru的氧化態從二階變成了四階。但是在堿性溶液當中, 有關價態的變化則會出現另一種情況。根據有關研究證明, 在C/Ru復合材料進行充電的時候, 復合電極當中的Ru O2能夠被氧化變成Ru O42~、Ru O4~以及Ru O4, 但是在放電的時候, 這些高價態又能夠被還原成Ru O2。
Ru O2電容主要來源于其表面反應, 隨著其比表面積的增大而增大。在一般狀況下, 主要通過提高其比表面的增大提高其電容量, 進而提高了微孔的比例, 可以充分的滿足電解液擴散的條件。在實際的操作過程中我們通過增大比表面積加強其整體容量的主要方法有:把二氧化釕沉積在基地表面較為粗糙的基地之上;把二氧化釕涂抹在有著高比表面積的材質之上, 如碳纖維等;例如, 當把水合二氧化釕薄膜在鈦基底上進行沉積, 將其作為電極材料的時候, 可以發現其有著明顯的可逆性質以及良好的循環穩定性。
摘要：電化學有關超級電容器實際上是一種存在于蓄電池以及常規電容器中間的一種新型儲能設備和器件, 相較于常規電容器其有著更大的比能量, 更高的比功率以及循環使用壽命。本文針對電化學方面的超級電容器有關電極材料進行分析。