[發明專利]一種非固態鋁電解電容等效電路模型及參數辨識方法

有效

• 申請號: 201811058367.3
• 申請日: 2018-09-11
• 公開（公告）號: CN109408865B
• 公開（公告）日: 2023-02-07
• 發明（設計）人: 陳曦;席磊;李玉丹
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: G06F30/30
• 分類號: G06F30/30
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 吳思高

1.一種非固態鋁電解電容的等效電路模型拓撲結構，其特征在于包括：

代表電容電極表面無窮自相似結構的分數階電容C^α、電容內電解質電阻及附屬導線電阻之和R_Ω、代表電容電解質內離子復雜運動的分數階電容其中C為電容殼體標稱值，[α,R_Ω,β,C₁]為待辨識參數；

電容內電解質電阻及附屬導線電阻之和R_Ω和代表電解質內離子復雜運動的分數階電容并聯，并與代表電容電極表面無窮自相似結構的分數階電容C^α串聯，構成等效電路模型拓撲結構。

2.根據權利要求1所述一種非固態鋁電解電容的等效電路模型拓撲結構，其特征在于：所述等效電路模型阻抗表達式為：

3.利用如權利要求2所述等效電路模型拓撲結構的非固態鋁電解電容的參數辨識方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1、在(100Hz，100kHz)頻帶內，測量獲取非固態鋁電解電容阻抗值，并對數據進行預處理；

步驟2、根據等效電路模型阻抗表達式(1)，列寫非固態鋁電解電容等效串聯電阻ESR為：

列寫非固態鋁電解電容等效容值C_eq為：

步驟3、分別給等效串聯電阻值和等效電容值賦予權重因子λ₁、λ₂，λ₁、λ₂取值均在0到1范圍內，將乘以權重因子后的等效串聯電阻值與等效電容值進行平方和運算并開平方，構造多目標預測函數Z_E；

步驟4、利用預測函數Z_E與N點實測鋁電解電容阻抗值的均方差MSE，構造參數辨識方法的目標函數：

上式中：N為實測數據的個數，ω_k為第k點數據處對應的工作角頻率，即ω_k＝2πf_s，其中f_s為工作頻率：

步驟5、針對步驟1中模型待估計的參數個數選取差分進化算法的種群規模為40倍，選取差分進化算法變異操作的縮放因子和交叉操作的概率分別為0.85和0.8，同時選取DE/rand-to-best/1的變異策略和二項分布的交叉策略，在變異和交叉過程中加入了基于Bounce-Back策略的參數限定措施，對目標函數(5)進行數據擬合，獲得目標函數(5)最小情況下的一組模型參數[α,R_Ω,β,C₁]；

步驟6、將步驟5所得中模型參數[α,R_Ω,β,C₁]代入步驟2中所述表達式(2)和(3)，即可得非固態鋁電解電容等效串聯電阻值與等效電容值。