超级电容是近年开展快速的一种大容量储能器材，具有功率密度高、充放电时刻短、功率高、运用寿数长、清洁环保等特色。超级电容具有90％以上的充放电功率，充放电电流可达数安培至数百安培，充放电寿数可达10万次以上。在电动汽车、UPS等产品上有很好的运用远景。
可是超级电容器参数存在离散性，即使是同一类型同一标准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，这是由制作过程中工艺和原料不均形成的。而在运用中需求选用串联的方法进步全体的输出电压，充电时大多选用先恒流后恒压的充电方法，如图1所示。充电前期选用恒流允电，当电容电压抵达必定值后，即t0时刻，冉选用恒压充电，因为超级电容器的离散性，各单体抵达t0时刻的时刻就会不同，假如直接进行串联充电或许会使某些单体过充，而某些单体又欠充，严重危害超级电容器的运用寿数，放电时相同如此，会呈现某些单体过放现象。因而确保各单体的均衡充放电，对有用发挥所贮存的能量有着非常重要的含义。
1 均压操控原理
文中超级电容均压部分选用逆变器和变压器均压技能完结。
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维护效果。经过操控信号S1、S2、S3、S4即可完结电压均衡，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。
假设有N个超级电容串联，将串联超级电容组两头总电压经过升压斩波电路接到逆变器的输入端，以补偿MOSFET及续流二极管上的导通压降，逆变器的输出接到匝数比为N的降压变压器的高压侧，则低压侧将发生振幅为N个超级电容单体电压平均值的方波。以该方波作为电压源再次对每个超级电容单体进行充电。此刻因为二极管的效果，只要单体电压低于变压器低压侧电压值的超级电容才干进行充电。逆变器作业一段时刻今后，即可完结超级电容的均压。
升压斩波电路的输出电压，即逆变器的输入电压Vi满意：
Vi=Vc+N*Vd+2Vs (1)
式中：Vc为N个串联超级电容两头总电压；Vd为续流二极管上的正导游通压降；Vs为MOSFET上的导通压降。
逆变部分选用5kHz的50％占空比的PWM波参加必定的死区时刻来完结，S1，S4选用同一组信号驱动，S2，S3选用别的一组信号驱动。
升压斩波电路的操控信号选用20kHz的PWM波。
Boost变换器占空比公式
2 DC／DC主电路及操控方法
操控电路选用一端稳压一端稳流的方法进行充放电操控，当电路作业在buck充电方法时，超级电容端进行先恒流充电到Vsc，再恒压充电；当电路作业在boost放电方法时，直流母线电乐端进行稳压操控。充放电环节选用PI操控法进行恒流或恒压充、放电。
选用双向buck／boost电路拓扑，操控战略是：
(1)当超级电容电压Vc高于电容额外电压Vcmax时，封闭buck充电操控信号；当超级电容电压Vc下降到电压下线Vcmax时，封闭boost放电操控信号。
(2)当超级电容电压Vc在电压下限Vcmax与最高电压Vcmax之间时，DC／DC变换器可以进行buck充电操控，或boost放电操控：进行buck仍是boost需求依据直流母线电压Vdc、电流Idc来决议。
(3)直流母线电压Vdc高于设定高压Vdcmax，进行buck充电操控；低于设定低压Vdcmin，进行boost放电操控。母线电压Vdc介于Vdcmax和Vdcmin之间是不动作，既不充电也不放电。
3 操控体系软件流程
依照上述操控战略，得到如图4的程序流程图，其间5kHz逆变为均压电路中的逆变器，选用50％的PWM脉冲波来完结，不需求杂乱的操控算法。20kHz升压模块完结开关管S1信号的发生。需求经过电压收集电路，得到串联电容的总电压。4个判别模块经过判别Vdc和Vc的电压规模决议对电容的充放电操控。
4 仿真剖析
C1、C2初始电压为2．7V，C3、C4为1V，仿真70s的时分根本均压完毕，电压均衡到1．81V，因为电容并联二极管的影响，电压均衡点并没有在管用平均值1．85V，而且升压斩波器也耗费一部分能量。70s之后两电容电压根本坚持同步改变。
图6为均压体系什物图，由FPGA操控板，H桥逆变器以及驱动电路和Boost升压电路组成，FPGA操控板选用实验室自主开发的根据EP2C80 208C8N芯片的开发板来完结操控信号的中生成，5个开关管选用IRF640，驱动芯片TR2103。经过仿真验证了均压体系的可行性。
5 完毕语
文中扼要介绍了运用超级电容所需求的几项关键技能，并经过仿真和什物验证，逆变选用50％占空比是为了使电压较高的降压速度与低压电容的升压速度相匹配，削减电能糟蹋。DC／DC充、放电模块能完结对超级电容器组快速牢靠充、放电，输入功率大，维护牢靠，充分发挥了超级%&&&&&%的优势。
