超级电容器组均衡充电系统-北极星储能网

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摘要：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。

杨威，杨世彦，黄军

(哈尔滨工业大学电气工程系，哈尔滨150001)

1引言

超级电容器(ultracapacitor)是一种新兴的储能元件，它具有比功率大、充电速度快、充放电效率高、循环使用寿命长等突出优点[1]。虽然超级电容器能量密度小、成本较高，但仍不失为一种理想的城市公交电动客车能量源[2]。

超级电容器公交电动客车的充电系统必须满足充电快速性的要求，同时还要保证充放电时各单体的能量均衡[3]。快速充电系统有利于充分发挥超级电容器充电迅速的突出优点，使电动客车在终点站短暂停留时能快速得到能量补充，从而弥补其能量密度小导致行驶里程短的缺陷;充放电时保持各单体能量均衡是充分发挥超级电容器储能容量，防止各单体过充或过放的必要保证。

2均衡充电系统结构

公交电动客车选用的超级电容器有较好的容量一致性，可以以电压为依据来判断各单体的能量是否均衡。超级电容器在充放电时所表现出的特性与动力电池相似，因此可以借鉴一些针对动力电池提出的均衡充电方法，这些方法主要是保证各单体电压相等来维持其能量均衡。如文献[4-5]采用了如图1a所示的方法，利用DC/DC变换器在相邻的两个单体间建立能量转移的双向通道，相邻单体间能量均衡也就保证了整组单体的能量均衡;另外也可以采用飞渡电容建立能量交换通道[6]。文献[7]的方法是为每个单体配置一个DC/DC变换器，如图1b所示。它可以把单体多余的能量回馈到充电电源中，最终均衡地充入各单体中。文献[8]提出了类似的一种级联DC/DC方案。上述方法的缺陷是当串联的能量源单体数目较多时，需要提供大量的DC/DC变换器(或飞渡电容)，使系统过于繁杂，可靠性降低。

原标题：超级电容器组均衡充电系统

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