基于星型零电流开关电容的电压均衡电路

常规基于开关电容的电压均衡电路结构工作在硬开关状态,能量损失大,而且它们的均衡时间随着储能单元数量的增加而增加,为此提出一种基于星型开关电容结构的零电流电压均衡拓扑结构。该拓扑在星型开关电容结构的基础上加入了谐振电感,不仅提供任意单元到任意单元的均衡路径,而且在谐振频率处实现零电流开关;另外,该拓扑还可通过加入1个准谐振槽实现简易的模块化设计;最后,设计了由超级电容组成的样机进行实验验证。由实验结果可知:在开通与关断时流经开关管的电流均为零,电路均衡效率达94%;三单元与四单元电路的均衡时间相同;模块化设计下的六单元电路也实现了电压均衡。理论分析结果与实验结果一致,验证了所提拓扑能够:实现零电流工作和简易的模块化设计,从而降低电路损耗和成本;实现均衡时间与储能单元数量的解耦,从而提高均衡速度。

超级电容器均压装置的设计

超级电容器因其独特的优势而备受人们关注,但由于其自身的缺点——单体端电压较低,在实际应用中不得不将一定数量的超级电容器进行串联以达到工作电压要求。然而串联超级电容器组中的电压不均衡问题将直接影响系统的稳定性,甚至会缩短超级电容器的使用寿命。在借鉴前人经验的基础上采用一种新颖的非耗能电压均衡方法,并介绍了其工作原理。基于PSIM和MATLAB仿真软件,对3支串联超级电容器模块进行仿真分析,结果表明:开关分流电压均衡法均压速度快,效率高,最后通过实验证明了它的可行性。