一种新颖的串联超级电容器组的电压均衡方法

　　1各种电压均衡方法的比较目前在超级电容器储能系统中，主要采用以下三种电压均衡方法，如所示。

　　**种是稳压管电压均衡法，如图ya）所示，每一个超级电容器都并联一个稳压管，当电容器的工作电压超过稳压管的击穿电压时，充电电流就会从稳压管上流过，电容器的我们针对超级电容器储能用于解决配电网电能质量问题的需求，借鉴前述的方法，提出了一种以单个电容器做能量传递器件的电压均衡方法飞渡电容器电压均衡方法，该方法克服了用于能量传递的电容器之间重复无效的能量流动，进一步降低了能量损耗，同时提高了电压的均衡速度。

　　仿真和，飞渡电容器电压均衡电路主要由飞渡电容器Cfly、开关网络S、电压检测单元、驱动单元和基于单片机/CPLD的数字控制单元CPU五部分组成。其工作原理如所示。控制单元通过电压检测单元实时检测每支超级电容器的工作电压，确定当前工作电压*高的电容器C和工作电压*低的电容器Cmn.在下一个工作周期内，开关Si导通，开关S2关断，电流从Cmx流出经过SpCfly形成回路LOOP.C%充电，Cmx放电，当C%的电压接近于Cmx的电压时，开关Si关断，开关S2导通，电流I2从C%流出经过S2、C形成回路LOOP2，C充电，C%放电，当Cfly的电压接近于C的电压时，开关S2关断，开关Si导通，重复上述工作过程，实现超级电容组的电压均衡。

　　m3匕渡电容器电叫均厢电路结构系故l：怍3仿真分析3.1电路模型由飞渡电容器电压均衡工作原理可知，超级电容器与飞渡电容器之间的充放电时间很短，因此超级电容器模型可以采用简化的R-C等效电路模型来分析计算超级电容器的充放电过程。该模型由一个理想的电容C和一个等效串联内阻Rc串联构成。

　　飞渡电容器采用电解电容器，其等效电路模型由一个理mI*铒电荇器屯m均衡方法电压不再上升。这种方法的优点是电路结构简单，成本低。其缺点是：充电能量完全消耗在稳压管上，稳压管会严重发热，能量浪费严重；稳压管的击穿电压精度低，分散性差，使电压均衡电路的工作可靠性降低。这种方法适用于充电功率非常小的场合。

　　第二种是开关电阻法，如（b）所示，每一个超级电容器与一个由电阻和开关串联组成的支路并联，当电容器的工作电压达到额定值时，开关闭合，充电电流就会从电阻和开关上旁路，不再给电容器充电。这种方法较前一种方法控制灵活，它可以根据充电电流的大小设定旁路的电阻，同时还具有电压监控精度高，均衡效果好、可靠性高的优点。其缺点是耗费能量，电阻发热量大。这种方法也适用于充电功率小的场合。

　　第三种是DC/DC双向变换器法，如（c）所示，在每两个相邻电容器之间都有一个BUCK/BOOST变换器，通过比较相邻电容器之间的电压，将电压高的电容器的能量通过DC/DC变换器转移到电压低的电容器中去。对于由N个电容器组成的串联电容器组，需要N-1个BUCK/BOOST变换器。与前两种均衡方法相比，此方法优点是能量损耗低，电压均衡速度快，对充放电状态，都可以进行电压均衡。其缺点是需要的电感、开关管等功率器件多，控制复杂，成本高。这种方法适用于充放电功率高的场合。

　　此外，中提出了一种采用电容器作为能量传递器件，对串联蓄电池组进行电压均衡的方法，如所示。在每两个相邻蓄电池之间放有一个电容器，通过电容器充放电将电压高的蓄电池能量转移到电压低的蓄电池中去，实现蓄电池组的电压平衡。这种方法的优点是能量消耗低，控制简单。缺点是电容器之间存在重复无效的能量流动，均压速度慢。

　　用2电容器均+法method想的屯容c和一个等效串联内m札*！*联构成。

　　向开关由四支功肀场效应符构成。w两串联后分别与超级电容器的两端相联。功半场效应管导通时等效为导通电讯4（。截止时等效为路。

　　电压均衡过程分析4中超级电荇器，飞渡电容器句汗关分别用各fN根型替换f，那么3s，闭合断开时。c向<：放电的T作过程就可以等效成ffl 5所示简化电路。而与开关S，断Jf，S2闭合。C~向C*电的T.作过S就可以等效成m7所示简化电路在C*充电期间（（。S，斤通，S：关断设1时刻。C*的初始电11为的初始电汛为U2，Cfl>ftf时刻的电为于C的电容tt远远大于CV的电容W，所以在一个很短的时间内C*可以等效为一个电爪源。it：等效电路toffl 6所示aR，足飞渡电容器T作回路的笄效阻抗（）>Cb的充电电流/，⑴和电mLW丨）随时fu丨的变化闲数如式<开发行。主要读者对象为从事化学与物理电源科研生产的科技工作者、科技管理工作者及电池用户，长期面向全国电池研宄与工作人员征稿。为了方便作者投稿，兹将本刊文稿的一些主要投稿要求介绍如下：1论文、综述、专家述评以6 000字为限，附有中、英文对应的文题、作者单位、署名、、、。

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