一种新颖的串联超级电容器组的电压均衡方法

串联超级电容器组的电容电压不平衡是阻碍超级电容器储能应用发展的一个重要因素,实现串联超级电容器组的电压均衡可以延长超级电容器的使用寿命,增加储存能量,提高储能系统的可靠性。讨论了目前正在研究和已经应用的超级电容器电压均衡方法,鉴于它们的不足之处,提出了一种新颖的以单个电解电容器做能量传递器件的超级电容器电压均衡方法,并研制成功一套数字化控制均衡设备。仿真分析及实验结果表明:这种电压均衡方法效率高、均压速度快,在超级电容器储能系统中有很高的应用价值。     

串联超级电容器组电压均衡系统的设计

根据串联超级电容器组恒流充电的要求,基于非耗能方式设计了1种电压均衡系统.该系统由电压采集电路、PIC单片机、均衡控制电路和显示电路组成,能完成串联超级电容器恒流充电时的电压采集、处理和控制功能,使超级电容器单体在充电时的电压一致,实现超级电容器组的储能最大化.分析了超级电容器恒流充电特性,并基于充电特性设计了合理的控...     

串联超级电容器组的均压控制分析与研究

超级电容器作为一种高功率型储能装置,在生活中得到越来越广泛的应用,但是由于电容器单体电压较低,实际储能系统使用中必须通过串并联的方法构成超级电容器组.针对在应用过程中超级电容器串联存在的电压不均衡问题,文章提出了一种改进后的电容器均压控制电路.该电路由电容器、开关管以及变压器构成,通过反馈控制,简化参数计算,提高电压的一致性.最后在MATLAB/Simulink平台仿真验证了该控制电路下电压均衡速度快、误差小、且易于扩展,在电容器储能系统的使用中具有较高的应用价值.     

基于DC/DC的超级电容均衡控制电路建模及控制策略研究

针对轨道交通再生制动能量回馈吸收利用系统的超级电容器储能系统,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。模块采用一种新的二级式均衡电路,无需对模块电压进行采样,避免了复杂而庞大的采样和控制电路,大大提高了电路的稳定性。本文分析了所研究均衡电路的结构和工作原理,对电路控制策略和工作环路进行了详细设计。结合超级电容器储能系统的应用背景进行了仿真研究,验证了这种电压均衡控制模块的可行性。     

超级电容器串联技术的研究

串联超级电容器组的电容电压不均衡是目前超级电容器储能应用的一大难题,实现串联超级电容器的电压均衡可以延长超级电容器的使用寿命,增加储存能量,提高储能系统的可靠性,因此实现这个目标可以使超级电容器的应用取得重大性地突破。本文讨论了目前正在研究和已经应用的超级电容器电压均衡方法,这些方法对超级电容器储能系统有很大的意义,而且对提高电能质量具有很高的实用价值。     

基于电压倍增电路的超级电容均衡控制策略研究

针对轨道交通再生制动能量回馈吸收利用系统的超级电容器储能系统,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。模块采用一种新的二级式倍压均衡电路,无需对模块电压进行采样,避免了复杂而庞大的采样和控制电路,大大提高了电路的稳定性。本文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,进行了仿真研究,验证了这种电压均衡控制模块的可行性。     

串联超级电容器组开关电感通断法均衡研究

超级电容器作为一种储能元件,具有高功率密度和高循环充放电能力,被广泛应用在工业上。为延长超级电容器的使用寿命,改善性能,在其充电时采用均衡电路。均衡电路启动后,能够将电压较高电容单体的能量转移到电压较低单体上,从而达到串联超级电容器组电压的动态均衡。笔者针对串联超级电容器组单体电压开关电感均衡系统的工作过程进行了计算和仿真,提出了均衡电路功率元件参数的选择方法和依据,介绍了实验主回路和控制回路软硬件的实现方法,并通过实验对该方法的均衡效果进行了分析,最终得到了比较理想的均衡效果和均衡速度。     

一种新型超级电容器组电压均衡系统设计

超级电容器单体端电压不高,对于大功率储能系统,为了满足容量和电压的需要,通常将多个超级电容器串联使用。单体性能参数存在一定的分散性,导致串联超级电容器组的电容电压不平衡。根据超级电容器的成组方式以及充电特性,设计了一种低能耗方式的电压均衡系统。该系统由信号采集电路、下位机、均衡开关电路,以及上位工控机组成,能够实现串联超级电容器充电时的电压采集、开关电路控制,使得超级电容器单体在充电时保持电压的一致性,从而实现超级电容器组容量的最大化利用。     

一种串联超级电容器均压电路

针对串联超级电容器组在实际使用中出现各单体电压不一致的问题,提出一种结合同步整流反激变换器、隔直电容和全桥整流的电压均衡电路。电压均衡电路从超级电容器组汲取能量并存储于耦合变压器中,再将变压器中存储的能量分配给电压较低的超级电容器,最终使各超级电容器单体电压相等,达到均衡电压的目的。所提的均压电路没有大量的磁性元件或开关管,可实现自动均压功能,电路结构和控制方法简单;主开关器件可实现零电压导通,降低变换器的功率损耗。详细地阐述了电路的工作原理,给出了主要参数设计方法,并采用此电路进行了电压均衡实验,实验结果验证了理论分析的正确性。     

一种低损耗的超级电容器电压均衡电路的应用设计

建立了充电过程中串联超级电容器电压均衡模块充电损耗的数学模型,提出了一种低损耗的超级电容器开关电阻式电压均衡电路的设计方法.在1000W的光伏发电用超级电容器储能系统中,为超级电容器安装了采用这种方法设计的电压均衡模块,仿真和系统实验结果表明这种设计方法具有较高的实用价值.     

An Equalization Time Reduction Method Using a Pseudo‐Random Number Sequence for a Cell Voltage Equalization Circuit with an LC Series Circuit

When the cells of energy storage devices such as electric double‐layer capacitors are connected in series, it results in voltage imbalance in each cell because of the nonuniform properties of the individual cells. In a previous research, the authors proposed a novel cell voltage equalization circuit using an LC series circuit, and they examined the effectiveness of this circuit. However, the characteristics of the cell voltage equalization operation depend on each cell voltage difference. Therefore, the proposed circuit has a disadvantage that the equalization time tends to be longer than other cell voltage equalization circuits with a boosting circuit. This paper proposes an equalization time reduction method that uses a pseudo‐random number sequence generated by the linear congruential generators. The proposed method can reduce the average equalization time without adding any other active or passive elements. The effectiveness of the proposed method is verified through the experimental results. According to the experimental results, the proposed equalization time reduction method reduces the equalization time to 86.5% of the conventional method.     

采用H桥级联拓扑结构的大容量异步发电机静止励磁控制方法

针对大容量12/3相双绕组异步发电机的励磁控制要求,选用级联式2单元拓扑结构,提出了一种dq坐标系下的励磁控制方法。所提出的微调d分量对级联式无功补偿装置直流侧电容电压进行均压控制的方法可在不影响总输出电流的同时,对直流侧电容电压进行均压,相对于传统的移相均压控制方法,该方法实现了均压控制与励磁电流的完全解耦。理论分析和仿真结果验证了所提出方法的正确性。     

一种输入并联输出串联模块化LCC谐振变换器

提出了一种输入并联输出串联(IPOS)DC-DC变换器,该变换器基于输出电容滤波型单相全桥LCC变换器。不同于传统IPOS变换器,该变换器将后级全桥整流电路交错连接,以克服模块间参数差异对模块间输出均压特性的影响。对所提出的变换器的工作原理、工作模式及均压特性进行了详细的分析。试制了实验样机,对比测试了传统变换器与新型变换器模块间参数差异对均压特性的影响,并进一步测试了输入电压突变和负载突变情况下新型变换器的均压特性。实验结果表明,新型变换器在稳态和暂态情况下都具有很好的均压特性,无需额外均压控制。     

基于耦合绕组的锂电池组主动均衡方案研究

针对锂电池组在充放电过程中出现能量不一致的问题,采用传统的Buck-Boost均衡电路和Flyback均衡电路的均衡方法,提出一种可减小电路尺寸、提高均衡速度和均衡效率的基于耦合绕组的新型主动均衡电路。通过对耦合绕组的选择性充放电,会有三种不同的工作模式来实现单体之间的能量转移,并调节PWM驱动信号占空比来提高均衡器的工作效率。在均衡控制策略方面,根据锂电池开路电压(OCV)与荷电状态(SOC)之间的一一对应关系,提出了基于电压和SOC双变量的均衡控制策略,主要是通过电压快速均衡和修正均衡以及SOC均衡阶段同时实现电压均衡和SOC均衡,更加合理地保证电池组动态性能一致。实验结果表明,该方案可以减少电池组的均衡时间,并且降低了能量损耗,提高了均衡效率,使电池组的整体性能达到最优状态。     

IGBT串联均压方法综述

绝缘栅双极性晶体管IGBT(insulated gate bipolar transistor)在高电压场合应用时需串联使用满足电压需求。由于器件内部的性能差异和外围电路参数不一致等,引起IGBT模块之间电压不均衡问题,威胁其运行安全。综述了国内外IGBT串联均压方法的发展及其研究现状。根据均压方法机理的不同,将IGBT串联均压方法分为被动均压方法和主动均压方法两种,进一步将主动均压方法归纳为无源控制方法和有源控制方法两类。根据各类方法的基本电路拓扑分析了均压原理,梳理了不同方法在电路拓扑、参数选择和控制策略等方面的优化和最新进展。通过均压效果、附加损耗和可靠性等多方面对不同均压方法进行对比,被动均压方法拓扑简单不需外加控制电路更适合在低频应用场合,在高频应用场合中,准有源栅极控制法以单驱动与无源器件相结合的方式,具有良好的发展前景。最后对IGBT串联均压方法进行了展望。     

电池组分段混合均衡控制策略

为了解决电池组由于制造工艺和应用环境的差异所引起的不一致性问题,针对具有电压平台宽、在充放电末端电压变化快这类特性的电池体系,提出了一种基于电压和荷电状态(SOC)的分段混合均衡控制策略。应用MATLAB/Simulink仿真平台,搭建基于双向反激式变压器的多绕组结构的主动均衡拓扑结构,并分别在几种不同的电池组运行工况下验证所提分段混合均衡控制策略的有效性。与采用单一均衡变量的均衡控制策略进行比较,仿真结果表明分段混合均衡控制策略在电池组充电完成或放电结束后能够同时保持电池组电压和SOC良好的均衡效果;所提分段混合均衡控制策略能够更有效地提高电池组的一致性。     

基于模糊PID的级联式Cuk均衡技术研究

针对动力锂离子电池组在串联时单体电池之间电压存在不一致的问题,提出一种基于模糊PID控制的级联式Cuk均衡电路,解决了传统Cuk电路只用于组内均衡的问题。通过模糊PID算法调节MOS管的占空比,实现均衡电流的最佳控制。实验结果表明,基于模糊PID的级联式Cuk均衡技术大大提高了均衡速度,缩短均衡时间,均衡后的电压曲线拟合和分布相对集中,达到预期均衡效果。     

Zero‐voltage switching modular equalization system for series super‐capacitor string

This paper presents a zero‐voltage‐switching modular equalization for series super‐capacitor string in a large energy storage system. The zero‐voltage working scheme is analyzed based on Power Simulation (PSIM) to verify its validity. An equalization system test for 16‐super‐capacitor cells is conducted under voltage‐imbalanced conditions. The power flow model, switching patterns, and zero‐voltage gap are discussed. The simulation and experimental results are presented, indicating that the equalization not only inherits the advantages of traditional inductor‐based super‐capacitor equalization system, but also brings some merits, such as flexible, low switching loss, and highly modularized.     

锂离子电池组实时均衡调节方法研究

针对锂离子电池组在作为能源供能应用中的电压均衡调节目标,基于单体及蓄电池组电压实时检测与高电压对低电压单体均衡调节原理,探索了实时均衡调节方法,并基于此设计了一种便携式锂离子蓄电池组实时主动均衡系统。该系统在锂离子蓄电池供能工作中的实时检测单体及蓄电池组电压、电流、温度等参数值,通过EMI滤波后的组压给单体充电的形式,实现了蓄电池组单体间的电压均衡调节,系统最终尺寸为160×60×105mm,满足便携式需求,与蓄电池组组合应用于AGV小车的供能过程中进行实时均衡调节。实验及现场应用效果表明,该系统实现了9节单体的实时主动均衡,实现在300s以内单体间电压不平衡度低于5%的均衡调节,均衡效率高于80%,达到锂离子电池AGV小车供能的较恶劣条件下实时均衡主动式调节的目标。     

备用电源阀控铅酸电池组主动均衡研究

探讨了备用电源中浮充电压对阀控铅酸电池寿命的影响,要保证电池的使用寿命,必须有合适的浮充电压.讨论了传统的均衡充电不适合阀控式铅酸电池,提出了电池组主动均衡的方法.通过主动均衡,可以使电池电压达到足够的均衡精度,保证电池的安全稳定和使用寿命.