什么是超级电容器？

超级电容器是一种新型的储能装置，由于其相对于传统的平板电容器具有较高的能量密度，而相对于二次电池而言其具有较大的功率密度，因此它常常被描述为能够“bridge the gap between capacitor and battery”。因为I=U/XC而XC=1/（2πfC），其中f是交流电的频率。Maxwell公司公布的超级电容器与锂电池性能对比以及超级电容器的优缺点的对比，如下面表格所示

参数                                       超级电容器                                   锂电池

充电时间                                    1-10 s                                     10-60 min

循环寿命                        1,000,000  or 30,000次                         >500次

输出电压                               2.3 – 2.75 V                                    3.6 V

能量密度(Wh/kg)                          5                                           120-240

功率密度(W/kg)                       ~ 10,000                                   1,000-3,000

电容器两板间的电压正比于电容器所带的电荷量，设开始充电之前电容器不带电，图6.12中的斜线是电容器两板间的电压和电容器所带电荷量的关系曲线。充电结束时，电容器所带电荷量为Q，电容器两板间的电压等于电源电动势U＝E电动势。在斜直线下面的两个窄竖长方形的高度为在当前电容器带电q时电容器两板间的电压U，窄竖长方形的宽度为设想在电压U之下又充入的小电荷量Δq，窄竖长方形的面积为在充入小电荷量Δq的过程中电源对电容器做的功UΔq。此处电流经过一次过滤，比较平稳，发生爆浆的可能性相对来说小了不少。如果把整个充电过程用很多个窄竖长方形表示，所有窄竖长方形面积之和即近似等于整个充电过程中电源对电容器做功之和。窄竖长方形的个数越多，其面积之和就越接近斜直线下的三角形面积，所以可知在整个充电过程中电源对电容器做的功为斜直线下的三角形面积，即W＝ 1/2*QE电动势，此即为电容器储存的能量。在整个充电过程中电源电动势做功QE电动势，即图6.12中为以斜直线为对角线的矩形面积。电源电动势做功QE电动势与电容器储存的能量W＝1/2*QE电动势之差为图6.12中斜直线上方的三角形面积。

高频领域中的电容器

一般情况下，我们接触的多是中、低频的电容器设计应用，正如我们从初中开始学习电容器时也是赫兹数不是很高一样。但是，往往当进入到了高频率的领域时，我们面对的就不仅仅是肉眼所能看到的电容器了，更多的是那些我们根本无法直接察觉到的电容效应。电力补偿电容器在运行过程中应严格执行安全运行规范，加强值班巡视和检查，作好运行记录，发现故障及时处理。在这里我把从图书馆看到的和自己想到的关于高频领域中的电容器应用知识一一写下来，以求对此有个比较系统一点的认识。

实际上，电容不仅仅只存在于电容器内部，只要两个不同电位的表面相互靠近时就会产生电场，即存在电容效应，其作用就相当于一个电容器。这种无意间所形成的电容器给它一个名字就是寄生电容，它会造成电路中电流的中断。（如下图，每台电容器单元由m个电容器小元件并联、n段串联组成，每个电容器小元件串接一根内熔丝）整定计算原则：有内熔丝的，只考虑内熔丝熔断，电容器元件退出运行，单台电容器有熔断器的，考虑单台电容器内小元件击穿或单台电容器熔断器熔断退出运行。由于这种电容往往与电路并联，则频率较高时，它将起到旁路信号的作用，即降低了信号的功率，从这个意义上来讲，可以说是无形中构成了一个LPF。