一种双超级电容倍压式串联蓄电池系统并行均衡器

传统电容式串行均衡器利用串联单体蓄电池间的电压差实现单体蓄电池间的串行均衡,由于串联单体蓄电池之间电压差小,该均衡器能量均衡效率低、均衡速度慢.为此,提出一种双超级电容倍压式串联蓄电池系统并行均衡器,该均衡器具有以下2种工作模式:多个单体蓄电池并行均衡放电的双超级电容并联储能、多个单体蓄电池并行均衡充电的双超级电容串联释能.所提出的并行均衡策略能够极大地提高均衡速度,同时双电容使电容均衡的储能能力加倍,且均衡性能不受单体蓄电池间电压差小的限制.详细介绍了均衡器结构、工作原理和控制策略.搭建了4个串联锂离子蓄电池均衡器实验平台并设计了样机进行实验,结果证明了所提均衡器的可行性与优越性.     

次序耦合阵列磁集成正激变换器超级电容均压

针对超级电容串联应用中的问题,介绍了一种首尾次序耦合阵列磁集成正激变换器的超级电容均压电路;分析了电路均压原理和均压影响因素,该均压电路利用变换器次级绕组的次序耦合,实现超级电容单体的电压均衡;利用次序耦合绕组减小了由于变压器单元漏感误差而导致的超级电容单体电压不平衡;给出了变换器占空比与变压器单元绕组匝数关系,同时给出了变压器设计方法;通过电路仿真给出了抑制绕组电压尖峰的方法;仿真与实验结果验证了理论分析的正确性,证明了该均衡电路具有优良的均压性能。     

基于储能电容复用的超级电容阵列自均衡拓扑结构的分析

传统超级电容阵列的能量储存与均衡电路往往分开设计,导致能量均衡拓扑需要引入大量额外的均衡器件,从而增加了系统的成本.鉴于此,该文提出一种新型电压自均衡拓扑,仅复用首列超级电容作为均衡器件,就可以实现阵列的电压自均衡,整个均衡系统只有超级电容和开关管,大大降低了系统的体积和复杂程度.同时,在均衡过程的分析中,利用等效电容替代并联电容组,进一步得到超级电容的电压、电流特性和能量损耗.利用超级电容可以大电流充放电的特性,实现组间电压快速均衡.该文详细介绍拓扑的工作模态,利用PSIM仿真验证所提拓扑的可行性,并进行多模组对比分析,验证其具有良好的拓展性.最后,设计4串2并超级电容阵列进行电压自均衡实验,证明其有效性和实用性.     

关于超级电容的基于电压型控制的Buck-Boost均衡控制电路研究

串联的超级电容组,其单体间的电容电压不均衡会造成电容组的能量综合利用率降低、单体电容出现过压损坏情况。针对传统的电压均衡电路结构复杂、扩展不易、能耗大等问题,提出了一种基于电压型控制的Buck Boost均衡电路。分析了该均衡控制电路的工作原理及工作特性,并通过仿真及搭建硬件电路平台验证了该控制电路的正确性。     

一种新型电压均衡方法在串联储能系统的应用

超级电容串联储能系统的单体电压不均衡会影响超级电容的使用寿命和能量利用率。现有DC-DC电压均衡方法中所采用的传统变换器拓扑结构复杂,电路中开关管、电感、变压器等元器件的数量较多。采用一种基于Boost拓扑结构的电压均衡充电系统,由于其单开关、单电感的Boost电路结构降低了电压均衡电路拓扑结构的复杂性,提高了系统可靠性。分析了电路的均衡过程,利用推导的等效电路分析了电压均衡原理,并给出了恒电流输入-恒压充电方法。通过对3个超级电容组成的串联系统进行试验,结果验证了充电系统具有均较高的效率。     

一种结构简单的超级电容电压均衡方法

超级电容串联储能系统的单体电压不均衡会影响超级电容的使用寿命和能量利用率。现有DC-DC电压均衡方法中所采用的传统变换器电路中开关管、电感、变压器等元器件的数量较多,拓扑结构复杂。介绍了一种基于谐振变换器的电压均衡系统,其双开关、单电感的电路结构降低了电压均衡电路拓扑结构的复杂性,提高系统可靠性并通过固定频率和占空比消除了系统的控制部分。分析了电路的均衡过程,利用推导的等效电路得出电压均衡原理。通过对3个超级电容组成的串联系统进行实验测试和仿真,结果验证了均压系统具有较高的效率。     

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...     

超级电容器组电压均衡研究

针对超级电容器组的单体电压不均衡会造成单体使用寿命缩短、储能密度降低以及系统可靠性下降的问题,介绍了反激变换器次序耦合控制的超级电容均压电路,该电路采用基本的反激变换器,利用多个反激变压单元实现多路输出次序耦合达到超级电容单体电压均衡的目的,同时均衡电路不需要检测电路和电压比较电路,降低了电路结构的复杂性。分析了均衡电路的工作原理,推导了电压均衡方程,确定了变压器的变比,最后对四个超级电容组成的串联系统进行了实验验证,结果验证了该系统具有良好的均压效果。     

超级电容器改进模型及其均压策略研究

提出了一种超级电容器改进模型,该模型由瞬时、短时、长时以及自放电4条支路组成,并考虑温度、端电压对超级电容器特性的影响,可准确反映冲放电过程中的非线性以及电压自恢复特性。在单体模型的基础上,基于单飞渡电容控制思路和均压策略,设计了储能模块的电压改进模型均衡电路和超级电容器组均压控制电路。仿真结果表明,单飞渡电容法减小了串联超级电容器之间的电压差,提高了电压一致性,取得了良好的均压效果。     

含多分布式超级电容的直流微电网功率平滑协调控制方法

为应对直流微电网内大功率扰动,提出一种应用分布式超级电容提升直流微电网等效惯量、实现暂态功率平滑的协调控制方法.该方法就地测量直流母线电压与超级电容电压,使超级电容电压快速跟踪直流母线电压,实现超级电容的功率平滑与电容电压控制功能.当多个超级电容接入系统时,通过对分布式超级电容的电压标幺参考值的设计,将系统所需的等效惯...     

新型永磁风电系统的低电压穿越性能研究

提出一种基于固态变压器的新型永磁风电并网系统,采用超级电容构建Crowbar电路实现低电压穿越功能,并网逆变器采用正负序电压定向控制策略。研究了超级电容工程模型的充放电特性,根据低电压穿越要求,计算出Crowbar电路中超级电容的容量,通过直流母线功率平衡要求在Crowbar电路控制中采用电压差检测的方法,控制超级电容的充放电。仿真结果表明,该系统在各种电压跌落情况下均能维持直流母线电压稳定,并网电流保持正弦。     

直流微电网混合型松弛终端分层控制策略

为了合理使用不同类型的松弛终端调节直流微电网母线电压波动,提出了一种针对直流微电网中混合松弛终端的分层控制策略。基于锂电池存在最佳充放电循环深度、超级电容动态响应快和上级直流主母线功率大等特性,文中将超级电容作为缓冲单元,采用双锂电池为主要的能量单元(A、B),并用上级主母线作为后背支撑,构成完备的混合型松弛终端架构。通过分析,超级电容电压控制电池出力,在微电网系统处于动态平衡时,超级电容电压可以间接表征出直流母线电压波动的低频分量。因此文中利用超级电容电压来确定双锂电池出力,根据超级电容电压信号进行层级划分并设计四种工作模式,使各松弛终端得到能量的高效分配。实验结果验证了该控制策略的有效性。     

一种基于开关电容的电池串均衡电路

开关电容均衡器具有成本低、体积小、易于控制等优点,是各种电池均衡方法中较好的一种.为了更好地提高电池均衡速度并且实现多电池同时均衡,提出了一种基于串并联开关电容的均衡电路,该均衡器采用多通路的能量传输,等效地实现了最大电压电池向其他小电压电池充电,通过将最大电压电池中的能量高效快速地转移到其他小电压电池中,缩短了能量传...     

混合电动汽车辅助储能系统的研究

针对混合电动汽车在城市交通中频繁加速减速的特点,设计了基于超级电容储能的电动汽车辅助储能系统,选择两相交错式半桥拓扑双向DC/DC变换器作为超级电容的充放电电路.重点设计双向DC/DC变换器对超级电容的充放电控制,采用平均电流控制的两个电感电流内环和一个电压外环的控制策略,并对电动汽车辅助储能系统进行了Simulink仿真,从而有效验证了超级电容在电动汽车中应用的优势.     

基于失效机理的超级电容加速退化研究

超级电容寿命的研究一直都存有争议,影响因素分析不清,实验应力等级设计无依据等.通过分析超级电容结构、工作原理和失效机理,得出超级电容寿命影响因素有温度、充放电电压、循环次数,且相互影响.通过理论分析得出超级电容寿命加速方程有5个待解参数,退化模型至少需要6个应力等级.通过分析超级电容性能退化轨迹,得出其参数需不等间隔测量,前期测试次数多,后期测试次数少.最后通过实验,验证了模型的有效性,为超级电容加速退化实验提供了指导.     

基于耦合电感与开关电容单元的高增益DC/DC变换器

提出一种基于耦合电感与开关电容单元的高增益DC/DC变换器.将开关电容单元集成到电路拓扑中,并拓展至n个,提高该变换器调节增益的自由度,使其不仅能通过改变耦合电感匝比来调节电压增益,还能通过增减开关电容单元来改变电压增益.耦合电感中漏感的电流不能突变,使得二极管的反向恢复问题得以解决.漏感能量通过无源箝位电路得到了很好的吸收,进而降低了开关管的电压应力,提高了变换器的效率和可靠性.分析了所提电路拓扑的工作原理,并对比分析了变换器的性能特点.最后,制作了一台输入电压为20～40 V,输出电压为380 V,额定功率为300 W的样机进行实验验证.主要工作波形与理论分析基本一致,且实测最高效率为95.4％,从而验证了理论分析的正确性与所提变换器的可行性.     

改进的超级电容器组的均压建模与仿真

超级电容器在许多领域得到了越来越广泛的应用,但是工作电压不平衡是阻碍其发展的一个重要因素。为了抑制分散性对电容单体电压的影响,减小单体电容之间的电压差,增加电容器的使用寿命,电容器往往需要作均压处理。针对单电容均压法搭建了相应的电路模型,在单电容均压基础上提出了新的改进控制策略对电压进行二次均衡,分析了其工作特性和电压均衡的详细过程,最后通过Matlab进行了仿真验证,结果表明该方法具有结构简单、效率高等特点,有很高的实用性。     

并联改善单片集成SC DC/DC变换器输出特性

计算机模拟和实验表明,缩小单元电路的电容,增加并联电路的数量,比在单元电路中采用总容量相等的大电容更有利于输出功率的提高。在变换器主电路上级联稳压器,使得输出电压的纹波小于1%,基本消除输出电压随负载电阻的变化,并且大大降低了滤波电容的值,更有利于实现单片集成。     

基于星型零电流开关电容的电压均衡电路

常规基于开关电容的电压均衡电路结构工作在硬开关状态,能量损失大,而且它们的均衡时间随着储能单元数量的增加而增加,为此提出一种基于星型开关电容结构的零电流电压均衡拓扑结构.该拓扑在星型开关电容结构的基础上加入了谐振电感,不仅提供任意单元到任意单元的均衡路径,而且在谐振频率处实现零电流开关;另外,该拓扑还可通过加入1个准谐...     

一种新型超级电容模组充电电源设计

本文设计实现了一种新型超级电容模组充电电源及其控制方法,其功能包含两个方面:(1)针对目前各种超级电容模组对充电电压,充电电流的不同需求问题,采用先恒流后恒压的方式对超级电容模组进行充电,且充电电流和充电电压可调节;(2)该充电电源及其控制方法可以提供对超级电容的热保护,在充电过程中通过温度传感器监测超级电容模组的绝对温度和温升情况,如果超级电容模组的绝对温度过高或温升过高,就会自动关断充电过程。