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超级电容器电压均衡系统的研究

张宁  
【摘要】:超级电容器是一种新型的储能器件。它具有能量密度高、容量超大、循环使用寿命长和充放电速度快的优点。但是,由于内部因素的影响,单个超级电容器的电压较低,一般为2.5V左右,而实际应用中常需要较高的电压,因此常需要将多个超级电容器串并联使用来组成储能模块。在多个超级电容器串联充电时,由于各超级电容器单体在等效内阻和容量等方面的差异,将导致单体间电压的不一致,这种不一致会影响超级电容器的寿命和储能效率。因此,研究并设计合理的电压均衡系统是非常必要的。 文章首先介绍了超级电容器的发展、应用以及恒流充电特性,并阐述了超级电容器串联充电时出现的电压均衡问题,分析了以往惯用的超级电容器电压均衡方法,在此基础上自行设计了一种电压均衡系统,该系统属于非耗能方式,适用于超级电容器大电流串联恒流充电。设计包括硬件和软件两部分。该系统硬件部分由电压测量电路、A/D转换电路、微控制器PIC单片机、分流控制电路、显示电路和接口电路组成。软件部分包含电压采集及A/D转换、均衡控制主程序、LCD显示、按键设计等程序模块组成。最后通过实验证明了系统的有效性。相比于其它的电压均衡方法,本系统具有能耗低、电压均衡速度快、电路简洁的特点。


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