Morossi, Ilaria
(2020)
Modellazione e analisi in frequenza di celle a supercondensatore.
[Laurea magistrale], Università di Bologna, Corso di Studio in
Ingegneria dell'energia elettrica [LM-DM270], Documento full-text non disponibile
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Abstract
Tra le diverse tipologie di sistemi di accumulo energetico, i supercondensatori, grazie alla
elevata densità di potenza, alla scarsa manutenzione richiesta e alla lunga vita utile in termini di
numero di cicli, vedono grande flessibilità e possibilità di applicazione in molteplici settori del
mercato, sia in utilizzo esclusivo sia all’interno di sistemi ibridi, dove vengono affiancati ad
un'altra tecnologia di accumulo con caratteristiche complementari in grado di migliorarne le
performance.
Nell’ottica di estendere le applicazioni e ottimizzare il progetto e le prestazioni dei sistemi a
supercondensatore è fondamentale lo sviluppo di modelli efficaci, in grado di simulare in
maniera fedele il comportamento reale. L’elaborazione di modelli permette di eseguire test e
simulare diverse condizioni operative, anche estreme, contenendo i costi e senza generare
situazioni di pericolo.
In questa tesi vengono esposti i principali modelli elettrici di celle a supercondensatore (SCs)
presenti in letteratura e ne viene proposta l’implementazione in ambiente Matlab-Simulink,
avvalendosi anche degli strumenti forniti dalle librerie Stateflow e Simscape.
La procedura di stima dei parametri viene condotta attraverso la apposita toolbox di Simulink e
i risultati dei modelli ottimizzati vengono confrontati con i profili sperimentali, ricavati da test
eseguiti in laboratorio su un supercondensatore Maxwell Technologies BCAP3000.
Infine, vista la possibilità offerta dai SC di sopportare veloci cicli di carica e scarica, viene
eseguita un’analisi della risposta in frequenza, sempre in ambiente Simulink, in cui si realizza
il diagramma complesso di impedenza nel range di frequenza da 1 mHz a 100 kHz. Tale analisi
consentirà di individuare i valori di frequenza limite oltre i quali il supercondensatore non risulta
più efficiente e sarà completata da un’interpretazione sia elettrica circuitale, sia fisica dei grafici
di impedenza.
Abstract
Tra le diverse tipologie di sistemi di accumulo energetico, i supercondensatori, grazie alla
elevata densità di potenza, alla scarsa manutenzione richiesta e alla lunga vita utile in termini di
numero di cicli, vedono grande flessibilità e possibilità di applicazione in molteplici settori del
mercato, sia in utilizzo esclusivo sia all’interno di sistemi ibridi, dove vengono affiancati ad
un'altra tecnologia di accumulo con caratteristiche complementari in grado di migliorarne le
performance.
Nell’ottica di estendere le applicazioni e ottimizzare il progetto e le prestazioni dei sistemi a
supercondensatore è fondamentale lo sviluppo di modelli efficaci, in grado di simulare in
maniera fedele il comportamento reale. L’elaborazione di modelli permette di eseguire test e
simulare diverse condizioni operative, anche estreme, contenendo i costi e senza generare
situazioni di pericolo.
In questa tesi vengono esposti i principali modelli elettrici di celle a supercondensatore (SCs)
presenti in letteratura e ne viene proposta l’implementazione in ambiente Matlab-Simulink,
avvalendosi anche degli strumenti forniti dalle librerie Stateflow e Simscape.
La procedura di stima dei parametri viene condotta attraverso la apposita toolbox di Simulink e
i risultati dei modelli ottimizzati vengono confrontati con i profili sperimentali, ricavati da test
eseguiti in laboratorio su un supercondensatore Maxwell Technologies BCAP3000.
Infine, vista la possibilità offerta dai SC di sopportare veloci cicli di carica e scarica, viene
eseguita un’analisi della risposta in frequenza, sempre in ambiente Simulink, in cui si realizza
il diagramma complesso di impedenza nel range di frequenza da 1 mHz a 100 kHz. Tale analisi
consentirà di individuare i valori di frequenza limite oltre i quali il supercondensatore non risulta
più efficiente e sarà completata da un’interpretazione sia elettrica circuitale, sia fisica dei grafici
di impedenza.
Tipologia del documento
Tesi di laurea
(Laurea magistrale)
Autore della tesi
Morossi, Ilaria
Relatore della tesi
Correlatore della tesi
Scuola
Corso di studio
Indirizzo
Ingegneria dell'energia elettrica
Ordinamento Cds
DM270
Parole chiave
supercapacitors,supercapacitor models,electrical model,Impedance spectroscopy,EIS,parameters estimation,Simulink models,energy storage devices,double-layer capacitors,dynamic model,nyquist plot,frequency response analysis
Data di discussione della Tesi
9 Ottobre 2020
URI
Altri metadati
Tipologia del documento
Tesi di laurea
(NON SPECIFICATO)
Autore della tesi
Morossi, Ilaria
Relatore della tesi
Correlatore della tesi
Scuola
Corso di studio
Indirizzo
Ingegneria dell'energia elettrica
Ordinamento Cds
DM270
Parole chiave
supercapacitors,supercapacitor models,electrical model,Impedance spectroscopy,EIS,parameters estimation,Simulink models,energy storage devices,double-layer capacitors,dynamic model,nyquist plot,frequency response analysis
Data di discussione della Tesi
9 Ottobre 2020
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