本文關鍵詞：超級電容均壓技術的研究

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【摘要】：隨著社會的不斷前進和經(jīng)濟的飛速發(fā)展,人們對能源的需求量逐漸增大,找到一種優(yōu)良的能量存儲器件顯得尤為重要。在電力電子領域中,降低能耗提高能量利用率成為了當下熱門研究領域。超級電容(Supercapacitor、Ultracapacitor)是一種高能量密度的新型儲能元件,其循環(huán)使用壽命長、能量存儲率高、充放電時間短等優(yōu)點被廣泛應用在電動汽車、電力行業(yè)等領域。由于不同用電領域?qū)﹄妷汉腿萘康男枨蟛煌?導致系統(tǒng)所需的超級電容供能系統(tǒng)的個數(shù)不盡相同。而且超級電容在串并聯(lián)時單體電壓分布不均衡,會降低整體能量的利用率。所以,超級電容均壓技術對提高整體能量的利用率起著至關重要的作用。本文首先介紹了超級電容的發(fā)展背景,并對幾種超級電容的數(shù)學模型進行了分析對比后,選用RC串聯(lián)模型為超級電容的仿真模型。通過對超級電容串并聯(lián)陣列的分析,選定先并后串的連接方式,該模式可以提高整個系統(tǒng)的可靠性。在對超級電容幾種均壓方法的對比分析中,得出其優(yōu)缺點,便于對不同場合的選型。其次,重點對能量轉(zhuǎn)移型均壓控制中的典型方法進行了研究,即飛渡電容均壓法。通過對其工作原理的分析,建立了數(shù)學模型,并在此基礎上對該系統(tǒng)均壓性能進行研究。而后,將飛渡電容由電感代替,并加以適當?shù)目刂品椒?形成了改進型電壓均衡法,通過介紹其工作原理并對仿真波形進行分析,得出改進型均壓法使電容電壓快速均衡的優(yōu)越性,也驗證了此法的可行性。然后,針對電壓不均衡的問題,將以上兩種方法結(jié)合,構(gòu)成了電容與電感組合的分級均壓控制系統(tǒng)和改進型電壓均衡與飛渡電容的分級壓控系統(tǒng)。本文采用分級控制的思想,將超級電容分級進行控制,通過分析其工作原理,確定了系統(tǒng)的總流程圖。兩級系統(tǒng)在不同的均壓方法下,通過控制脈沖信號的輸出,驅(qū)動開關器件的導通關斷,使能量在超級電容單體之間快速傳遞,從而實現(xiàn)系統(tǒng)電壓的一致性。最后,在Matlab仿真軟件中分別搭建電容與電感組合的分級均壓控制系統(tǒng)和改進型電壓均衡與飛渡電容的分級壓控系統(tǒng)的仿真模型,針對不同頻率和占空比的情況下分別進行仿真比較。與所有的仿真結(jié)果進行數(shù)理分析,得出新系統(tǒng)在均壓控制中的優(yōu)越性和高效性。
【學位授予單位】：太原科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM53

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本文編號：1168052