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。     

改进的串联超级电容器组充电均压方法的研究

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,而实现串联超级电容器组的电压均衡可以延长其使用寿命、增加储存能量、提高储能系统的可靠性,电阻均衡是一个简单有效的方法。通过理论计算结合试验,分析了超级电容器的充电过程,并给出了均衡电阻选取的方法。     

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。     

超级电容器组均衡充电系统

串联超级电容器组中各单体能量维持均衡是安全使用并充分发挥电容器组性能的重要保证.在分析比较几种均衡充电方案的基础上,提出一种双电源结构的均衡充电系统,实现了充、放电全过程的能量均衡,可有效避免超级电容器单体的过充、过放,有利于提高电容器组能量存储效能,延长其循环使用寿命.简要介绍了充电电源缓冲式软开关Buck变换器和均衡电源半桥隔离变换器,并给出了以FPGA为核心的监控系统的结构以及软硬件设计方案.     

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。     

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。     

超级电容器组双向主动均衡系统的研究

介绍了一种采用反激式变换器技术的超级电容器组双向主动电压均衡系统。系统以单片机为控制核心,实时采集超级电容器组的单体电压,并根据单体电压数据驱动双向反激式变换器,在任一单节超级电容器与相邻的超级电容器组之间双向转移能量,实现双向主动均衡。实验结果表明,系统能够对超级电容器组进行有效的均衡,能量转移效率达到80%以上。     

超级电容器充电过程中的双重均压研究

超级电容器作为储能器件在工业领域有着广泛的应用。为提高超级电容器模块的输出特性,延长模块的使用寿命,以面向未来航空航天器瞬时功率的应用需求为基础,文中提出一种安全可靠的超级电容器双重均压技术。通过测量恒流充放电条件下超级电容器的充放电曲线及计算单体特征参数,揭示模块中单体的不一致性。在恒流充电过程中,双重均压电路以Buck-Boost电路为主要电路,开关电阻法电路作为备用电路,使模块实现充电时的动态电压均衡并在充电结束时达到额定电压值且不出现过充现象。双重均压电路解决了超级电容器模块中因单体不一致性所致的电压不均衡问题。     

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.     

基于混合储能电压源逆变器平抑微电网功率波动的方法研究

为了平抑间歇性微电源引起的功率波动,研究了基于超级电容和蓄电池的混合储能电压源逆变器（VSI）控制策略,设计了混合储能系统两级能量管理方法。将超级电容作为系统一级缓冲储能优先平抑微电网功率波动。并网运行时配电网作为二级储能,通过控制联络线功率,使超级电容端电压稳定在充放电限值以内,同时维持公共连接点（PCC）母线电压在允许范围内变化;孤岛运行时蓄电池作为二级储能,通过超级电容的缓冲作用减少蓄电池充放电次数,延长蓄电池使用寿命,当超级电容达到充放电警戒值时,精确控制蓄电池以恒功率输出,调节超级电容端电压恢复到正常值。仿真结果验证了方法的有效性。     

一种电动车辆用牵引型水性电解液超级电容器模型

针对电动车辆使用的牵引型活性炭电极水性电解液超级电容器,根据其实际工作电压范围内的脉冲充放电特性建立了四阶RC网络等效电路模型,考虑到充放电过程不精确可逆,将充电与放电过程分开来建模,并给出了一种新的模型参数辨识方法。对模型仿真的结果与实际电容器的充放电特性曲线进行了比较,结果表明,所建立的等效电路模型对于超级电容器脉冲充放电特性的拟合精度是令人满意的,符合实车应用。     

基于充放电滞回特性的超级电容参数提取方法

准确提取参数对超级电容储能系统安全、可靠、高效运行具有重要意义.为克服测试系统复杂、有效数据点少、在线提取困难等问题,提出一种通过补偿内阻消除平衡充放电滞回差异的超级电容参数提取方法.该方法充分利用超级电容在充放电过程中由内阻压降引起的容值-端电压曲线不重合的物理特性,从充放电过程的所有数据中准确提取参数,可有效排除动...     

太阳能电动车混合储能系统的能量管理策略研究

论文提出了一种适用于太阳能电动车的混合动力储能系统方案,给出了该系统的能量管理控制算法,其核心是分配、协调和优化太阳能、蓄电池和超级电容的能量。该系统包含太阳能电池板、boost变换器、蓄电池、超级电容、双向DC／DC变换器和直流无刷电动机。文中提出了一种新的双向DC／DC变换器的控制方法,能够充分利用超级电容的快速充...     

一种基于超级电容储能的新型交流电压动态调节器

提出了一种新型单相交流电压动态调节器方案,采用双半桥变换电路分别进行串联电压补偿和直流储能调节。其中超级电容组在公共直流侧的使用不仅保证了补偿电压凹陷和严重跌落所需能量,而且显著降低了储能调节变换器的启动次数和工作时间。根据不同的能量平衡方式,分析了该调节器的多模式运行方式以及串联电压补偿和直流储能控制规则。最后5kVA样机的实验结果表明所提出的方案在动态电压恢复和谐波抑制方面具有良好表现。     

混合储能系统的功率变换器电流预测控制方法

针对随机性强和波动性大的新能源发电系统,为了平滑其出力,提出了一种混合储能系统的功率变换器电流预测控制方法。该方法首先分析了锂电池和超级电容充放电速度的互补特性,以及它们的功率变换器各种开关状态。然后基于模型预测控制建立了锂电池、超级电容器和双功率变换器预测模型。在此基础上,应用模型预测控制设计了混合储能控制系统。在考虑锂电池电流跟踪误差、超级电容器电流跟踪误差、超级电容器损耗和双功率变换器开关管导通数量的情况下,构建了多目标评价函数,并进行了最优开关模式求解。通过实时优化控制系统,输出最优开关模式,既实现了锂电池大电流充放电和跟踪低频变化功率,也实现了超级电容器小电流充放电和跟踪高频变化功率。因此,该方法实现了混合储能系统能量合理分配,延长了锂电池使用寿命,减少了开关动作,提高了系统整体效率。最后,通过仿真验证了所提方法的正确性。     

Features of Charging–Discharging of Supercapacitors

We present the results of experimental investigations of supercapacitors produced by Panasonic using several methods, namely, measurements of temporal dependences of charging–discharging currents, cyclic dc charging, and cyclic voltammetry. The values of the internal resistance, static and dynamic capacitance, as well as their dependences on the bias voltage of the capacitors, have been determined. Measurements have shown that the initial stage of relaxation of current is well approximated by the exponential time dependence, and then transition to a powerlike dependence occurs. This well-known effect is explained on the basis of the allowance for specific transport properties of a porous fractal-type medium. These processes are adequately described by the fractional-differential model of anomalous diffusion. A weak dependence of relaxation curves on the voltage at low values of the latter (<3 V) and the change in the power-law exponent at elevated voltages (>3 V) is explained by the appearance of new percolation paths blocked at low charging voltages due to the presence of high-potential barriers. The internal resistance and the static capacitance have been determined by measuring the voltage across the supercapacitor in the mode of dc charging. These parameters have been shown to depend on the voltage applied to the capacitor. The dependence of the dynamic capacitance on the voltage has been determined using cyclic voltammetry. It has been shown that the capacitance depends not only on the voltage, but also on the prehistory of charging and discharging of the capacitor. Comparison of the experimental results and the published data on the models and equivalent circuits with passive R, L, and C elements allows one to conclude that such models and equivalent circuits can be applied only when explaining a limited number of phenomena, in particular, behavior at small relaxation times.     

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。