【摘 要】
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超级电容器作为微电网直流储能单元中的重要组成部分,拥有其他储能器件所不具有的优良特性—充放电速度快、功率密度大及使用寿命长。单体额定电压一般在3V以内,因此在使用中
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超级电容器作为微电网直流储能单元中的重要组成部分,拥有其他储能器件所不具有的优良特性—充放电速度快、功率密度大及使用寿命长。单体额定电压一般在3V以内,因此在使用中必须多个单体串联以满足实际电压等级需求。而因制造工艺的差异造成的单体容值分散使得超级电容在串联使用时必然存在电压的不均衡,以致引起某些单体过电压,影响整个超级电容组的使用年限。 本文在认真分析超级电容内部结构及其外特性的基础上,结合当前已存在的均压方案,提出了两种不同的均压电路: 一种是在基于多段式Zetas串联超级电容均压电路的基础上做一改进,消除其所存在的缺陷。改进后的均压电路无需检测电路与闭环控制,使得均压电路结构简洁,系统更稳定,仿真及实验结果验证了电路所作改进的合理性; 一种是基于Buck变换器的能量补偿型均压电路,该均压电路的原理是运用容性负载Buck变换器实现动态补偿完成均压。本文首先建立了容性负载Buck变换器小信号模型并依据频率法设计其相应的补偿器,仿真与实验结果证明了所建小信号模型的正确性。该均压电路通过在线估计超级电容的容值,实时控制外加补偿电路来实现各个单体的电压均衡。搭建了以F2812为主控芯片的实验平台,实验结果验证了该均压电路具有良好的动态均压效果。 以上两种方案均通过外部能量来补偿电压较低单体,从而实现整个超级电容器组的电压均衡,二者都具有良好的均压效果,可以适用于微电网中的超级电容储能装置。
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