超级电容器储能系统电压均衡模块研究.pdf

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1、第49卷第3期电力电子技术Vo1．49，No．32015年3月PowerElectronicsMarch2015超级电容器储能系统电压均衡模块研究李磊，赵卫，柳成，武伟(南京理工大学，自动化学院，江苏南京210094)摘要：此处研究和设计了一种超级电容均衡模块，用于减少甚至消除超级电容器模块之间存在的电压不均衡，以此来有效提高超级电容器储能系统的电容容量利用率，并延长其寿命。模块采用一种新的采样及控制模式，避免了庞大的电压检测电路和复杂的控制电路．通过单片机控制均衡电流和均衡时间，能对均衡速度和时间有效的控制。系统还具备与上位机通讯的功能，可以根据上位机的命令来执行操作，更加灵活

2、方便。此处具体分析了所研究均衡电路的结构和工作原理，论证了该电路的特点和优势。结合超级电容器储能系统的应用背景设计了电路．进行了实验研究，验证了这种电压均衡控制模块的可行性。关键词：超级电容器：储能系统：电压均衡中图分类号：TM53文献标识码：A文章编号：1000—100X(2015)03—0066—03ResearchonVoltageEqualizationModuleinSuperCapacitorEnergyStorageSystemLILei，ZHA0Wei，LIUCheng，WUWei(NanjingUniversityofScienceandTechnology，N

3、anjing210094，China)Abstract：Akindofsupercapacitorbalancingmoduleisresearchedanddesigned．Itcanreduceoreveneliminatethesupercapacitorvoltageumbalancebetweenmodules，andeffectivelyimprovetheutilizationrateofcapacitanceoftheSU-percapacitorenergystoragesystem，andextenditslife．Moduleadoptsanewsampli

4、ngandcontrolmodetoavoidthelargevoltagedetectioncircuitandcomplexcontrolcircuit．Itcanefectivelycontrolequilibriumcurrentandequilibriumtimethroughthesingle-chipmicrocomputer．Systemalsohavethefunctionthatcommunicateswiththeupper，canper-formactionsaccordingtothecommandofupper，andbemoreflexibleand

5、convenient．Theresearchisanalyzedbybal—ancedcircuitstructureandworkingprinciple，thecharacteristicsandadvantagesofthecircuitaredemonstrated．Incom·binafionwiththe印plicationbackgroundofthesupercapacitorenergystoragesystemcircuitisdesigned，theexperimen—talstudyisdoneandthefeasibilityofthiskindofvo

6、ltagebalancingcontrolmoduleisverified．Keywords：supercapacitor；energystoragesystem；voltagebalancingFoundationProject：SupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(No．51177073)1引言作环境不同以及电压不均衡的积累又加剧了超级电容器的参数不一致性。因此，在实际应用中串联超级电容器的电容量很大。可以达到数千法超级电容器必须采取电压均衡措施[1-。拉，但其额定电压很低，一般只有1—3V，过压工研究和设计了一

7、种由Buck电路与半桥电路作将会引起超级电容器内部的电解质分解，从而级联的均衡控制电路。该电路利用超级电容电压使电容器损坏。因此，必须通过超级电容器串、并箝位的特点设计采样点。Buck的后级被超级电容联组合构成超级电容器阵列．才能满足实际应用箝位。从而采样点能够有效地完成电压巡检采样，系统对电压和能量等级的需要。同一型号规格的无需额外的采样电路。均衡电路采用馈能型电压超级电容器在电压、内阻、容量等参数上存在不一均衡电路，电路控制环路简单，极大地降低了控制致性．这主要是由制造过程中