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一种新型恒功率超级电容器快速充电机设计

资料介绍
一种新型恒功率超级电容器快速充电机设计

一种新型恒功率超级电容器快速充电机设计

 研究了超级电容快速充电方法,分析了恒功率快速充电的原理,并通过比较恒电流
和恒功率两种方法,证明了恒功率充电更有利于实现快速充电。根据恒功率充电原理,
制作了快速充电样机。实验表明该样机电路稳定,能够实现快速充电要求,具有良好的
实用前景。

  传统蓄电池电源系统的电池记忆效应差、容量下降及充电时间过长是长久以来一直
存在的问题,而这些问题可使用超级电容来解决。超级电容是一种极大程度上模拟了电
容的电压特性曲线且具有非常高的容值的新型能源器件,目前已有万法拉级的超级电容
单体。超级电容无充放电记忆效应,允许上百万次充放电而不会有任何容量上的损失。
此外,超级电容具有极低的等效串联电阻(ESR),这一特性使得超级电容可以大电流充
放电,其额度远超过当前最好的电池。低ESR和几乎没有电流限制的特性使得超级电容对
充电系统表现出“假短路”,这给系统集成带来了挑战。为了解决这个问题,需要针对超
级电容的特性寻找新的充电方式。与电池不同,超级电容可以同样的额度充电和放电,
对能量回收系统(如传动系统的动态刹车)非常有用。

1 系统设计理论分析

  由于RC时间常数太大,线性稳压器对超级电容充电效率极低。由于超级电容具有较
低的等效串联电感,使得开关模式充电电路的运行稳定。由于超级电容可以承受大电流
的特性,恒流充电或者恒功率充电是较好的充电方式。

  1.1 超级电容充电模型

  参考文献[1]比较了不同应用场合下的不同的超级电容模型。由于本系统是设计超级
电容充电机,因此需要采用超级电容的充电模型。它由阻性部分等效电阻ESR和容性部分
电容C串联而成,表征了超级电容的充放电特性。

  超级电容的电压时间特性曲线由容性和阻性两部分组成。容性部分代表了超级电容
能量改变导致的电压改变;阻性部分代表了超级电容ES……
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