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...     

超级电容器组电压均衡技术研究

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。     

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。     

一种新型双电层超级电容器模型及其应用

提出了一种新型双电层超级电容器模型——改进2阶RC模型,该模型由瞬时、电压自调整、自放电3条支路组成,考虑了温度、端电压对超级电容器运行特性的影响,能够准确描述充放电过程中电压的非线性变化以及充放电之后的自调整特性。在详细介绍模型结构的基础上,给出一套通过恒流充电实验快速确定模型参数的辨识方法,具有较强的工程实用性。将此模型应用到超级电容器均压电路的设计中,采用单飞渡电容法均压策略,取得了良好的效果。     

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。     

超级电容器在不同充电模式下特性的研究

采用当前应用最为广泛的恒流充电模式和恒流恒压混合充电模式对超级电容器进行大电流快速充电,并且对其关键特性——电压特性、温度特性在不同充电模式下得到的测试数据进行对比。结果表明,采用恒流恒压充电方式消除了超级电容器在大电流充电过程中内部温度迅速升高而影响容量特性的问题,保证了超级电容器充放电的效率。     

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.     

基于多路开关的串联超级电容器均压方法

针对单体电压不均衡或异常导致串联超级电容器寿命降低、可靠性下降等问题,提出一种基于多路开关的串联超级电容器均压控制方法。该方法引入多路开关器件,通过检测各电容器单体端电压,利用充放电均压控制单元来判断单体是否异常或故障,并自动控制多路开关的导通与关断来实现对各单体的均压控制。分析了系统主要电路结构及其工作原理,进行了开关器件参数设计,仿真及实验结果表明该方法在不影响其他单体充放电效果前提下,可剔除故障单体且实现充放电均压控制。     

独立光伏系统中超级电容器充电电路设计

设计了基于超级电容器储能的独立光伏发电系统.选用Buck-Boost DC-DC电路作为超级电容器充放电电路.分析了系统的能流模型,结合恒流充电和恒压充电二种储能方式各自的优点,给出了在不同工作状态下的充放电控制策略,通过仿真验证了其可行性.     

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。     

独立光伏系统中超级电容储能充电技术的研究

介绍了独立光伏系统中超级电容器的工作原理及其优缺点,给出了三支路、传输线、串联RC和改进的串联RC四种超级电容器等效电路模型。研究了各种超级电容器充电方式,分析了超级电容器的恒压、恒流和恒功率充电方式的效率。实验研究表明三种充电方式各具优点和缺点,恒功率充电可在保证充电效率的前提下,较好地控制充电时间,较适合对超级电容器充电。     

超级电容器轮胎吊节能系统的电压均衡策略

分析了一种超级电容器电压均衡控制策略的模型,在此基础上提出了一种适用于轮胎吊(Rubber Tyred Gantry Crane,简称RTG)节能中的超级电容器电压均衡方法——主动型电压均衡法,它具有均衡速度快且效率高的特点。在详细分析了该方法的工作原理和完成对电压均衡电路的设计后,对超级电容器串联模块进行了仿真分析。结果表明:主动型电压均衡法能够有效地避免单体过压,在超级电容器RTG节能系统中具有较高的实用价值。     

基于超级电容器蓄电装置的研制

现用蓄电装置所暴露的问题越来越突出,其中最大的问题是寿命短和重金属污染物的回收处理问题.超级电容器具有充电速度快,循环寿命长,无污染等优点,由于超级电容的单体电压较低,不能满足应用工况的电压需求范围,为此需要将多个单体串联起来.但是由于单体超级电容之间的差异,使得电压不能均衡地分配给每个单体超级电容,这将使超级电容储能...     

一种用于轮胎吊节能系统的超级电容器电压均衡策略

针对超级电容器在串联中存在的问题,分析了一种超级电容器电压均衡控制策略的模型,在此基础上提出了一种适用于轮胎吊(RubberTyred Gantry Crane简称RTG)节能系统的超级电容器电压均衡方法--主动型电压均衡法,它具有均衡速度快且效率高的特点.在详细分析了该方法工的作原理和完成电压均衡电路的设计后,对超级电容器串联模块进行了仿真分析,结果表明主动型电压均衡法能够有效的避免单体过压,提高了超级电容器的工作可靠性,在超级电容器RTG节能系统中具有较高的实用价值.     

基于超级电容的宽输入范围DC/DC变换器设计

针对输入电压波动导致大功率超级电容充电装置输出范围窄、控制精度不高的问题,研究了一种基于超级电容的宽输入范围DC/DC变换器。该变换器采用Buck-移相全桥变换器的两级变换,同时具备宽电压调节范围和负载移相全桥变换器软开关的特点。通过分析超级电容的等效电路模型,对直流母线电压控制提出了基于功率环的电压电流双环控制方法,可以快速跟随输入电压变化,保持母线电流平稳,并在Matlab/Simulink平台上搭建仿真模型进行分析。最后,通过在白俄罗斯明斯克公交系统300 kW充电桩上的应用,验证了该设计的可行性。     

Performance of printable supercapacitors in an RF energy harvesting circuit

We report the fabrication of a supercapacitor on a plastic substrate with mass-production-compatible methods and its characterisation using galvanostatic and voltammetric methods. The supercapacitor is prepared in ambient conditions using activated carbon and an aqueous, non-acidic electrolyte. The obtained capacitances are 0.45 F and 0.21 F for device sizes of 4 cm² and 2 cm², respectively. Additionally, we demonstrate the utilisation of the supercapacitor in an autonomous energy harvesting and storage system. The RF energy harvester comprises a printed loop antenna and a half-wave organic diode rectifier operating at 13.56 MHz frequency. The harvested energy is stored in two supercapacitors connected in series to increase the maximum operating voltage. In order to power a device such as a sensor or a small indicator display, voltage regulation is needed. A voltage regulator, implemented as an application specific integrated circuit (ASIC), was designed for this purpose, and fabricated commercially. We demonstrate the ability of the harvester storage unit to power the regulator for hours with a constant regulator output voltage and power. The effect of supercapacitor charging time on the actual supercapacitor charging state is also discussed, as a slower charging rate is found to have a significant effect on the output of the supercapacitor.     

超级电容器用于建立强脉冲磁场的可行性研究

为解决爆炸磁流体发电机应用设计中储能高压脉冲电容器存在的一些缺点,提出了一种以超级电容器替代高压脉冲电容器作为储能器件建立强脉冲磁场的设计方案。在给出脉冲放电回路中超级电容器的等效电路模型、超级电容器模块的设计原则和储能系统管理方案后,对超级电容器模块振荡放电和非振荡放电两种类型进行了分析计算。超级电容器模块和高压脉冲电容器模块的放电电流仿真波形和模块参数的对比结果表明,在产生同样大的脉冲电流下,超级电容器模块放电持续时间更长,在体积和重量上有一定的优势,用于建立强脉冲磁场是可行的。     

超级电容器-电池复合脉冲电源系统的试验研究

超级电容器是能量密度和功率密度介于电池和静电电容器之间的新型储能元件，在作为能量储存元件应用于脉冲电源方面有独特的优势。该文采用超级电容器和电池组成复合能源系统，研究了其用作脉冲功率源的特性。研究表明，这种复合电源系统的工作过程是：当回路导通时，电池和超电容同时提供负载电流，回路断开时，电池对超电容充电；采用超级电容器可补偿电池电流，缓解电池输出大电流的压力，并使得电池端电压下降减少，内部损耗减少，进而增加电容器的寿命；超级电容器对电池的补偿作用与脉冲占空比、脉冲周期、超级电容器的内阻、电池内阻、电容器容量和数量有密切关系。占空比增大时，电池电压降落增大，超级电容器提供的电流减少，电池的负担增大，但并联超级电容器对降低电池电压降落的改善更加明显；并联的超级电容器数目增大，提供的电流也增大。     

一种CC/CV平滑切换的宽输出电压充电电路

目前多种动力蓄电池凭借着能量密度高、续航里程长和可循环使用等优势,在新能源汽车领域得到了广泛应用。针对当前以谐振电路为基础构建复合变换器应用于蓄电池充电存在输出电压范围、模式间切换、效率等不同问题,提出了一种四开关Buck-Boost与电容钳位LLC级联复用式变换器作为充电电路。该电路增益曲线的容性区和感性区均可工作,宽调频范围的容性区具有恒流特性,感性区的最佳谐振点具有恒压特性,利于实现蓄电池恒流恒压充电控制。频率与占空比的解耦控制拓宽了变换器的输出电压范围,且负载阻抗连续变化下电压增益连续,利于实现蓄电池恒流恒压平滑切换及满足不同电池充电控制方案,宽增益下的宽调控范围可减少输出纹波。拥有桥臂间移相软开关、复用桥臂增强软开关能力和降低通态电流、变压器低磁链及最终移动于最佳谐振点工作等电路特性,利于实现电能高效传输。仿真与实验结果验证了充电电路全程满足ZVS、ZCS的恒流恒压控制及充电模式间平滑切换特性。