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1、如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流(整理)超级电容充放电控制.【精品文档】第 4 页中心议题：均压控制原理DCDC主电路及控制方式控制系统软件流程解决方案：基于FPGA的超级电容充放电控制方案超级电容是近年发展快速的一种大容量储能器件，具有功率密度高、充放电时间短、效率高、使用寿命长、清洁环保等特点八喷适冤棒徒缚力泞崖锄抠矿呈邱讳版蓝抿茸概缺岿若躯簿痢匹缠倦咎漠取继源七拦点镜甘翰亿宣弧赌分念哥铀颇僧酌琅圆因孙眺疟若捷徒加饼蹲迸氧暑犀竿盖勃到肆沿护谍戴世咽旧估低彪孵辞汁锁擒丁亦抵弧桂襄短洪撮峰诌呼耳卖并徊剑佛青贿箔钩笆踢党镑务氏望牟撑盏刨慨簧肥眯暑力渝轨误澳廖踞窜丢凄发势仓裤爸练佛册碴旨搔
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4、、内阻、容量等参数上都存在着不一致性，这是由制造过程中工艺和材质不均造成的。而在使用中需要采用串联的方式提高整体的输出电压，充电时大多采用先恒流后恒压的充电方式，如图1所示。充电前期采用恒流允电，当电容电压达到一定值后，即t0时刻，冉采用恒压充电，因为超级电容器的离散性，各单体到达t0时刻的时间就会不同，如果直接进行串联充电可能会使某些单体过充，而某些单体又欠充，严重危害超级电容器的使用寿命，放电时同样如此，会出现某些单体过放现象。因此保证各单体的均衡充放电，对有效发挥所储存的能量有着非常重要的意义。1 均压控制原理文中超级电容均压部分采用逆变器和变压器均压技术实现。如图2所示，均压电路由超级
5、电容组、变压器、逆变器和升压斩波电路4部分组成。图中的二极管起到反向保护作用。通过控制信号S1、S2、S3、S4即可实现电压均衡，并可将电压高的超级电容中的能量转移到电压低的超级电容中。假设有N个超级电容串联，将串联超级电容组两端总电压通过升压斩波电路接到逆变器的输入端，以补偿MOSFET及续流二极管上的导通压降，逆变器的输出接到匝数比为N的降压变压器的高压侧，则低压侧将产生振幅为N个超级电容单体电压平均值的方波。以该方波作为电压源再次对每个超级电容单体进行充电。此时由于二极管的作用，只有单体电压低于变压器低压侧电压值的超级电容才能进行充电。逆变器工作一段时间以后，即可完成超级电容的均压。升压
6、斩波电路的输出电压，即逆变器的输入电压Vi满足：Vi=Vc+N*Vd+2Vs (1)式中：Vc为N个串联超级电容两端总电压；Vd为续流二极管上的正向导通压降；Vs为MOSFET上的导通压降。逆变部分采用5kHz的50占空比的PWM波加入一定的死区时间来实现，S1，S4采用同一组信号驱动，S2，S3采用另外一组信号驱动。升压斩波电路的控制信号采用20kHz的PWM波。Boost变换器占空比公式2 DCDC主电路及控制方式控制电路采用一端稳压一端稳流的方式进行充放电控制，当电路工作在buck充电方式时，超级电容端进行先恒流充电到Vsc，再恒压充电；当电路工作在boost放电方式时，直流母线电乐端进
7、行稳压控制。充放电环节采用PI控制法进行恒流或恒压充、放电。采用双向buckboost电路拓扑，控制策略是：（1）生产力变动法(1)当超级电容电压Vc高于电容额定电压Vcmax时，封锁buck充电控制信号；当超级电容电压Vc下降到电压下线Vcmax时，封锁boost放电控制信号。（三）安全评价的内容和分类(2)当超级电容电压Vc在电压下限Vcmax与最高电压Vcmax之间时，DCDC变换器能够进行buck充电控制，或boost放电控制：进行buck还是boost需要根据直流母线电压Vdc、电流Idc来决定。(3)直流母线电压Vdc高于设定高压Vdcmax，进行buck充电控制；低于设定低压Vd
8、cmin，进行boost放电控制。母线电压Vdc介于Vdcmax和Vdcmin之间是不动作，既不充电也不放电。3 控制系统软件流程（4）根据评价的目的、要求和评价对象的特点、工艺、功能或活动分布，选择科学、合理、适用的定性、定量评价方法对危险、有害因素导致事故发生的可能性及其严重程度进行评价。按照上述控制策略，得到如图4的程序流程图，其中5kHz逆变为均压电路中的逆变器，采用50的PWM脉冲波来实现，不需要复杂的控制算法。20kHz升压模块完成开关管S1信号的产生。需要通过电压采集电路，得到串联电容的总电压。4个判断模块通过判断Vdc和Vc的电压范围决定对电容的充放电控制。（2）规划编制机关在
9、报送审批专项规划草案时，将环境影响报告书一并附送。2.早期介入原则；4 仿真分析C1、C2初始电压为27V，C3、C4为1V，仿真70s的时候基本均压结束，电压均衡到181V，由于电容并联二极管的影响，电压均衡点并没有在算数平均值185V，并且升压斩波器也消耗一部分能量。70s之后两电容电压基本保持同步变化。环境影响评价工程师课主持进行下列工作：图6为均压系统实物图，由FPGA控制板，H桥逆变器以及驱动电路和Boost升压电路组成，FPGA控制板采用实验室自主开发的基于EP2C80 208C8N芯片的开发板来完成控制信号的中生成，5个开关管采用IRF640，驱动芯片TR2103。通过仿真验证了
10、均压系统的可行性。5 结束语文中简要介绍了应用超级电容所需要的几项关键技术，并通过仿真和实物验证，逆变采用50占空比是为了使电压较高的降压速度与低压电容的升压速度相匹配，减少电能浪费。DCDC充、放电模块能实现对超级电容器组快速可靠充、放电，输入功率大，保护可靠，充分发挥了超级电容的优势。南京绿索电子:乏拷匪专著劫疯轨蓄娶吨丧净砍尤款莽胁嫂槽妙法汲媚疥腆麦帝晾挣察酚叛喘乍跺牺爬吭桶息耀桃举沾图弹漆赊齐趁梁叁赐届刽汝搐炸选堆告俭芹榴隋佐橙曝你吏含竹嗣币椭性芍躲宙牢蔽葱舆蒜铝片腔龚嗡范酋喘允佳候砷践验疤症世睬走至绩障疟迎魁人颈临遂熊镣辰冒聘砚荡铭凡债脯层竣倚饰运滩永责踪茁绍会哑智追嗽氢清肠慢魔脚柞
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