基于软开关全桥逆变器超级电容均压电路

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1、ELECTRICDRIVE2016Vol.46No.6电气传动2016年第46卷第6期基于软开关全桥逆变器的超级电容均压电路赵凯岐，齐志远，高福隆（哈尔滨工程大学自动化学院，黑龙江哈尔滨150001）摘要：超级电容储能元件具有功率密度大，寿命长和效率高等优点，是高功率缓冲和再生制动能量存储的首选。但串联超级电容电压不均衡是一个值得注意的问题。提出一种新的基于软开关控制的全桥逆变器和电压乘法器的动态均压电路，结构简单，自主均压，速度快，开关损耗小。针对4个串联超级电容进行了均压实验，实验结果与理论分析一

2、致，从而论证了该电路的有效性。关键词：超级电容；均压器；全桥逆变器；电压乘法器；移相全桥；软开关中图分类号：TM464文献标识码：ANovelVoltageEqualizerforSuperCapacitorsBasedontheSoft-switchingFull-bridgeInverterZHAOKaiqi，QIZhiyuan，GAOFulong（CollegeofAutomation，HarbinEngineeringUniversity，Harbin150001，Heilongjiang，C

3、hina）Abstract:Asakindofpromisingenergystoragedevice，supercapacitorshastheadvantageofhighpowerdensity，longlifeperiodandhighefficiency，etc.Ithasbeenthepreferredchoiceofthehighpowerbufferandregenerativebrakingenergystorage.However，thevoltageimbalanceofseri

4、essupercapacitorsisaproblemworthyofattention.Anoveldynamicequalizerbasedonfull-bridgeinverterandvoltagemultiplierwasproposed，whosestructurewassimpleandequalizingspeedwasfast；thephase-shiftedfull-bridgecontrolmethodwasusedtoachievethesoftswitch，reducingt

5、heswitchinglossesofswitchingdevice.Theequalizingexperimentwasperformedforfoursupercapacitorsconnectedinseriesunderavoltage-imbalancedcondition，thevoltageandcurrentwaveformsofswitchingdevicesandtheequalizingeffectswereingoodagreementwiththetheory，whichde

6、monstratesthevalidnessofthecircuit.Keywords:super-capacitor；voltageequalizer；full-bridgeinverter；voltagemultiplier；phase-shiftedfull-bridgecontrol；softswitch［2-3］在船舶电力推进系统中，制动瞬间的能量是目前已有多种超级电容均压电路被提出。巨大的。超级电容作为一种先进的高能量储存其中能耗型均压器结构简单、容易实现，是最常［4］元件，具有充放电速度

7、快、效率高、寿命长、功率见的方法。但由于它是通过耗能元件释放电压密度大、串并联组合方便以及对环境无污染等特过高电容器单元中的能量来实现电压均衡的，在［1］点，能够提供和吸收瞬间大功率。然而超级电均压过程中产生了能量损耗，降低了能源效率，容单体电压通常比较低（1~3V），需要将超级电还可能会严重影响系统的散热设计和管理。容进行串并联组合作为储能设备进行能量存能量转移型均压器通过在串联超级电容单［5-6］储。由于材料和制造工艺水平的限制，超级电容体之间转移能量以实现均压，实现了更高的能内部参数具有离散性，

8、因此在串联工作时会出现量效率，但它需要更复杂的电路。常见的无耗散电压不均衡，影响电容器的寿命和整个系统的可均压器是基于多个独立的双向DC-DC变换器，［7］［8-9］靠性，同时也影响电容器组的储能容量，使容量比如升降压变换器和开关电容变换器；所需不能充分利用，存在浪费。开关器件的数量和电容串联的数量成正比。而作者简介：赵凯岐（1975-），男，博士，副教授，Email：zhaokaiqi@hrbeu.edu.cn45电气传动2016年第46卷第6期赵凯岐