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超級(jí)電容器儲(chǔ)能直流變換器的設(shè)計(jì)
中國科學(xué)院電工研究所 張慧妍 齊智平 韋統(tǒng)振 2010/8/18
摘 要 結(jié)合超級(jí)電容器端電壓在儲(chǔ)、釋能過程中變化范圍寬的特點(diǎn)，配置雙向直流變換器作為接口電路，可實(shí)現(xiàn)充、放電功率的靈活調(diào)節(jié)，并提高其儲(chǔ)能利用率。詳細(xì)分析了雙向直流變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其功率電路的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。為了充分發(fā)揮超級(jí)電容器響應(yīng)速度快的優(yōu)勢，采用負(fù)載電流前饋實(shí)現(xiàn)了輸入電壓和負(fù)載變化的復(fù)合前饋補(bǔ)償，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該方案的有效性。
關(guān)鍵詞 超級(jí)電容器 雙向直流變換器 前饋控制
1 引言
超級(jí)電容器是近年來發(fā)展起來的一種新型電力儲(chǔ)能器件，其工作原理是基于1879年德國人亥姆霍茲(Helmholtz)發(fā)現(xiàn)的雙電層原理 1 。超級(jí)電容器的電容量極大，可達(dá)數(shù)千法拉，并且具有循環(huán)壽命長、工作溫度范圍寬、環(huán)境友好、免維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。
超級(jí)電容器的儲(chǔ)能特性類似于蓄電池，但其端電壓在充、放電過程中變換范圍很寬。增設(shè)雙向DC—DC變換器，可提供恒定接口電壓，并靈活控制對超級(jí)電容器的充電功率。本文設(shè)計(jì)了一個(gè)雙向DC—DC變換器作為接口電路，結(jié)合超級(jí)電容器的特點(diǎn)對其結(jié)構(gòu)參數(shù)及控制方法進(jìn)行了優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該設(shè)計(jì)方案的有效性。
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