超级电容器组电压均衡技术研究.pdf

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1、第36卷第3期：0062—0067电力电容器与无功补偿Vo1．36，No．3：0062-00672015年6月PowerCapacitor＆ReactivePowerCompensationJun．2015DOhl0．14044／j．1674-1757．pcrpc．2015．03．014超级电容器组电压均衡技术研究闰新育，刘水平，董海健(西安西电电力电容器有限责任公司，陕西西安710082)摘要：通过对影响超级电容器串联支路各单体电压均衡的各种因素进行分析，针对超级电容器储能装置中各串联单体充电电压的均衡问题，论述了多种单体均压方案。通过理论研究、分析计算以及搭建仿真电路进行仿真测试，总结归纳

2、了各种均压方案的均压效果及优缺点，为设计超级电容器储能装置时选择合理的均压方案提供了良好的设计思路及借鉴作用。关键词：超级电容器；储能装置；电压均衡；仿真分析StudyonVoltageEqualizationofSuper-capacitorBankYANXinyu，LIUShuiping，DONGHa~ian(Xi’anXDPowerCapacitorCo．，Ltd．，Xi’an710082，China)Abstract：Asforthechargingvohageequalizationofeachmonomerintheenergystoragedeviceofsuper-capaci

3、torinthispaper，manykindsofmonomergradingschemesaredescribedthroughoutanalysisofvariousfactorsaffectingeachmonomervoltageequalizationofseriesbranchofsuper—capacitor．Thesimulationtestisperformedbywayoftheoreticalstudy，analysiscalculationaswellassetupofsimulationcircuit．Thegradingresult，advantageanddis

4、advantageofvariousgradingschemesaresum—marizedandconcluded，whichprovideperfectdesignideaandreferenceinselectingreasonablegrad—ingschemesinthedesignofenergystoragedeviceofsuper—capacitor．Keywords：super—capacitor；storageenergydevice；voltagebalance；simulationanalysisO引言l造成电压不均衡的主要因素超级电容器是近年来新兴起来的一种新型储在

5、对串联超级电容器组进行充放电的过程中，能器件，其具有电容量大、功率密度高、可快速大电由于各电容器参数之间存在差异，会致使各电容器流充放电、使用寿命长、能量转化效率高、安全环保端电压的上升(下降)速率不同，使得各单体电容端等优点，在新能源汽车、轨道交通、分布式微电网、电压不均衡，最终导致电容过充或者过放，影响超电能质量调节、工业节能、军事工业、工业后备电源级电容器的使用寿命和稳定性。造成各电容器端电等领域具有广阔的应用潜力⋯。但由于超级电容器压不均衡的因素主要有以下3个：单体工作电压很低，并且单只电容器的储存能量有1)电容量不同。超级电容器的电压、电流，、限，所以在实际应用中常需要将多个超级电容

6、器串电量Q以及存储能量满足以下关系式：并联使用。串联超级电容器组在充(放)电时，由于i=C誓；各单体电容器的参数(如电容值、内阻等)存在差异，故充放电过程中各电容单体端电压的上升(下Q=idt=Cdu；降)速度不同，使各单体电容两端电压不均衡，进而=—1Cu2。导致某些单体电容过充(过放)，影响超级电容器的由上式可以得出．若单体电容之间的电容量存效率、使用寿命以及系统的安全性和稳定性E2-3]。因在差异，则在恒流充电时，其端电压的变化率是不此．对串联超级电容器单体进行电压均衡管理具有同的，电容量越小的电容电压上升得越快。而电容十分重要的意义。收稿日期：2014．10—28·62·2015年第3

7、期·特种电容器·闫新育，等超级电容器组电压均衡技术研究(总第159期)器的储存能量与电压的平方成正比，故电容量的差压管法均压的电路原理如图1所示。异会导致充电过程中各单体储存能量不一致。由于稳压管1稳压管2稳压管3稳压管超级电容器内部活性物质孔径大小及分布错综复杂、电解液的浸润性难以精确控制。制作工艺复杂，。∞二二审。CC：CC所以其电容量偏差较大，通常超级电容器的电容值图1稳压管法均压原理图Fi