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基于FPGA的超级电容充放电控制设计

2013-01-30 10:57
小鱼时代
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  中心议题:

  *  均压控制原理

  *  DC/DC主电路及控制方式

  *  控制系统软件流程

  *  控制系统软件流程

  解决方案:

  *  采用逆变器和变压器均压技术

 

  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。超级电容具有90%以上的充放电效率,充放电电流可达数安培至数百安培,充放电寿命可达10万次以上。在电动汽车、UPS等产品上有很好的应用前景。

  但是超级电容器参数存在离散性,即使是同一型号同一规格的超级电容器在其电压、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。

基于FPGA的超级电容充放电控制设计

  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。

基于FPGA的超级电容充放电控制设计

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