超级电容充放电控制电路毕业设计
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摘要:超级电容是一种新型的储能元器件,它相比其它储能元器件有很多优势,比如比功率高、充电速度快、放电电流大、使用寿命长、不污染环境等。
其具有很大的发展前景,但由于超级电容个体电压不高,在实际应用过程中就需要将多个超级电容器串并联起来使用。
超级电容在充放电过程中,由于其参数存在离散型,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一定的差异。
这样容易导致某些超级电容器过充或者过放,影响超级电容的使用寿命和系统的稳定性。
同时,超级电容器在充放电过程中,超级电容器电池组两端的电压会逐渐下降,尤其经过长时间大电流放电,电压下降明显,会直接影响负载的工作稳定性。
因此研究超级电容充放电控制电路对提高超级电容的使用寿命和系统稳定性十分重要。
本文主要对超级电容器电池组采取电压均衡和放电稳压就行设计研究。
超级电容器的充放电控制电路有恒压、恒流等。
放电稳压有稳压管稳压、三极管反馈稳压、集成芯片稳压等等方式。
联系到将超级电容用作后备电源,针对实际应用列出了详细的设计步骤和研究方案。
关键词: 超级电容电压均衡放电稳压1 绪论1.1 课题研究背景及意义1.1.1 课题研究背景当今社会由于石油、煤炭等传统能源日益枯竭,并且这些燃料燃烧对生态环境已经造成了严重的污染。
目前人们研究的层次还是局限于油、气混合动力燃料电池、化学电池的研究。
虽然其研究成果取得了一定的成就但是他们的缺点也日益暴露出来比如:使用寿命短、温度特性差、充放电速度慢、放电电流小、对环境仍有一定的污染等。
所以人们迫切希望能够找到一种绿色环保的储能装置代替传统的储能装置。
而超级电容器是上个世纪80年代初出现的新产品,是一种介于传统电容器和充电电池之间的新型储能器件。
它有其功率高、充电速度快、储存能量大、放电电流大、使用寿命长、免维护等优点。
随着便携式电气设备的普及,超级电容在电动汽车的研发、UPS电源、数码产品电源的发展获得了极大的应用。
1.1.2 课题研究意义超级电容器的单体电压不高,一般只有1V—4V,在实际的应用中通常根据需要将超级电容器串并联起来使用。
超级电容充电电路设计超级电容充电电路是一种常见的电子元件,它具有高容量、高能量密度和长寿命的特点,因此在许多领域得到广泛应用。
本文将介绍超级电容充电电路的设计原理和注意事项。
一、超级电容简介超级电容,也称为超级电容器或超级电容器,是一种具有高电容量和高能量密度的电子元件。
它的工作原理是利用电介质的电荷分离能力将电能存储起来,与传统的电解电容器相比,超级电容具有更高的电容量和更低的内阻,能够提供更高的存储能量和更大的放电电流。
二、超级电容充电电路设计原理超级电容充电电路设计的目的是将电源的电能稳定地输送到超级电容中进行储存。
以下是超级电容充电电路设计的几个关键原则:1. 电源选择:超级电容的充电电压范围通常在2.5V至3.6V之间,因此需要选择适合的电源供电。
常见的选择有锂电池、太阳能电池等。
2. 充电电流控制:超级电容的充电电流需要控制在合适的范围内,以避免过高的充电电流导致超级电容损坏。
可以通过电流限制电路或电流控制器来实现。
3. 充电电压监测:为了保证超级电容的安全和稳定,需要对充电电压进行实时监测和控制。
可以使用电压监测电路或电压控制器来实现。
4. 充电时间控制:超级电容的充电时间需要控制在合适的范围内,以保证充电效率和超级电容的寿命。
可以通过计时器或定时器来实现充电时间控制。
5. 温度控制:超级电容在高温环境下容易发生失效或损坏,因此需要进行温度控制。
可以通过温度传感器和温度控制回路来实现温度控制。
三、超级电容充电电路设计注意事项在设计超级电容充电电路时,需要注意以下几点:1. 选择合适的电源和电源电压。
电源的电压应该在超级电容的额定电压范围内,同时要保证电源的稳定性和可靠性。
2. 控制充电电流和充电电压。
充电电流不宜过大,以免损坏超级电容;充电电压需要实时监测和控制,以保证超级电容的安全和稳定。
3. 控制充电时间和温度。
充电时间应该控制在合适的范围内,以保证充电效率和超级电容的寿命;温度应该控制在适宜的范围内,以避免超级电容的失效或损坏。
超级电容器储能控制系统的研究摘要随着国民经济的发展和科技的进步,人民生活水平的不断提高,无论是工业、农业,还是商业,以及人民的日常生活都对电能质量提出了越来越高的要求。
于是,各种各样的电网补偿元件出现在实际生产中。
由于具有良好的性能,储能元件越来越受到人们的关注。
本文中对超级电容器的储能控制技术系统了研究。
超级电容器是一种新型的储能元件,具有储电能力强,功率密度高的优点,可以快速充放电,而且寿命长,充电反复次数高,是高效实用的储能元件。
文中首先对超级电容器出现的背景进行了说明,并且介绍了超级电容器的结构和原理,并对简单的储能控制技术进行研究。
然后,本文在上文理论基础上建立了简单的超级电容器储能控制系统,研究设计了其中各个模块的构成和作用。
最后,利用MATLAB对该系统的作用进行仿真,得出结论。
结果表明:超级电容器储能控制系统能够很好的提高和改善电网电能质量。
关键词:电能质量;超级电容器;储能控制系统;仿真目录1 绪论..................................................................... 1问题的提出.............................................................. 1电压质量及其重要性...................................................... 1电压干扰的方面........................................................ 2电压质量问题的重要性.................................................. 4引起电压干扰的原因与解决办法............................................ 4引起电压干扰的原因.................................................... 5解决电压质量波动的措施................................................ 5储能设备的发展现状...................................................... 5本章小结................................................................ 62 超级电容器简介........................................................... 7超级电容器的产生背景.................................................... 7超级电容器的原理及分类.................................................. 7超级电容器的特点........................................................ 8超级电容器的应用........................................................ 8本章小结................................................................ 93 超级电容器储能系统结构及控制技术....................................... 10超级电容器的等效电路模型.............................................. 10超级电容器储能系统基本理论............................................ 10超级电容器储能控制系统主电路.......................................... 11整流单元的选择........................................................ 11逆变器的选择与控制.................................................... 13逆变器的选择........................................................ 13逆变器的控制方法.................................................... 14DSP控制系统........................................................... 16 ABC-DQ0坐标变换........................................................ 16本章小结.............................................................. 184 SPWM控制技术.......................................................... 19PWM控制技术........................................................... 19SPWM调制方法.......................................................... 19采样型SPWM法......................................................... 21自然采样法.......................................................... 21规则采样法.......................................................... 22SPWM波形的实现........................................................ 24模拟调制方法........................................................ 24 SPWM 芯片控制....................................................... 24本章小结.............................................................. 255 超级电容控制系统的设计................................................. 26超级电容器控制系统的主电路构成........................................ 26功率主电路的设计...................................................... 26DSP控制电路和抗干扰设计............................................. 27 DSP控制电路的设计理论............................................. 27 TMS320C5410芯片的基本介绍........................................... 27 DSP控制电路设计..................................................... 31..................................................................... 35 DSP控制系统的抗干扰设计............................................. 36PI控制器设计......................................................... 37 PI控制器原理....................................................... 37 PI调节器的参数整定.................................................. 38本章小结.............................................................. 396 超级电容器控制系统仿真............................................... 40仿真模型的建立........................................................ 40滤波器的设计........................................................ 40 PI控制器设计........................................................ 41仿真数据.............................................................. 41结果分析.............................................................. 42本章小结.............................................................. 427 结论................................................................... 431 绪论问题的提出随着国民经济的发展和人民物质文化生活水平的不断提高,社会和人民生活对电力需求越来越大,这极大地促进了电力事业的发展,使电网不断扩大,与此同时,用户对供电质量和供电可靠性的要求越来越高,甚至连电源的瞬时中断也不能接受,任何微小的电力问题都会对社会造成无法估计的损失。
电力电子技术中的电容器充放电电路设计电力电子技术在现代电力系统中扮演着至关重要的角色。
而在这个领域中,电容器充放电电路的设计尤为重要。
电容器充放电电路可以用于能量的储存和释放,并在电力系统中实现各种功能。
本文将探讨电容器充放电电路的设计原理和方法,并通过案例分析展示其应用。
一、电容器充放电电路设计原理电容器是一种能够在两电极之间存储电能的设备。
当电容器充电时,电荷被储存在电容器的电场中,当电容器放电时,储存的电能被释放。
电容器充放电电路的设计目标是实现高效、稳定和可控的充放电过程。
在电容器充电过程中,需要注意充电电流和电容器电压之间的关系。
根据欧姆定律,充电电流与充电电压之间存在线性关系,充电电流随着时间的增长而减小。
而在电容器放电过程中,电流方向相反,放电电流随着时间的增长而增大。
为了实现高效率的充放电过程,电容器充放电电路设计需要考虑以下几个因素:1. 电容器的电压和电流要能够在设计范围内稳定工作。
2. 充电电路需要提供合适的电压和电流源。
3. 放电电路需要合理地处理电容器的能量释放。
二、电容器充放电电路的设计方法电容器充放电电路的设计需要根据具体的应用需求和电容器参数进行选择。
下面将介绍两种常见的电容器充放电电路设计方法。
1. RC电路RC电路是一种基本的电容器充放电电路。
它由一个电阻器和一个电容器组成。
在充电过程中,电容器通过电阻器充电,电压不断增加,当电压达到一定值后,电容器充电停止。
在放电过程中,电容器通过电阻器放电,电压逐渐降低。
RC电路的设计需要考虑电阻器和电容器的数值选择。
根据时间常数RC的大小,可以控制电容器的充放电速度。
较大的RC值将导致更慢的充放电过程,而较小的RC值将导致更快的过程。
2. 逆变器电路逆变器电路是一种能够将直流电能转换为交流电能的电路。
在逆变器电路中,电容器的充放电过程用于改变电压的波形,从而实现能量的转换和调节。
逆变器电路的设计需要考虑到电容器的容量和电阻器的数值选择。
超级电容充放电控制器的设计作者:钱浩赵博文陈子栋刘青松熊远生来源:《中小企业管理与科技·下旬刊》2014年第08期摘要:本文基于超级电容在电动自行车上的应用,根据超级电容的特性设计了充、放电控制电路,给出了设计方案,并推导出元件参数,设计的控制器在电动自行车上试验,取得了良好的效果。
关键词:超级电容电动自行车控制器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。
超级电容器的应用领域很广,在通讯、电子、铁路、航空以及军事等领域起的作用越来越大。
当今环境问题越来越受到重视,超级电容器在电动汽车和混合式动力车上的前景广阔,其可作为电池的辅助电源或取代电池作为动力源。
本文将超级电容应用于电动自行车上,其可作为电池的辅助电源或取代电池作为动力源,以满足电动自行车在启动、加速、爬坡或加载时的高功率要求。
1 超级电容充电器的设计超级电容器在使用中,应该要注意以下问题:①超级电容器有固定的极性,在使用前注意确认其极性。
②超级电容器需要在标称电压下使用:当工作电压超过标称电压的时侯会导致其电解液的分解,电容器发热,容量也随着下降,内阻增加,寿命将缩短。
③超级电容器不能在高频充放电电路中使用,在高频率的充放电电路下,会导致电容器内部发热更多,容量衰减,内阻增加,甚至会导致电容器的性能崩溃。
④当多个超级电容器串联使用时,存在单体间的电压均衡问题。
单纯的串联使用会导致某些单体电容器过压,整体性能会受到影响,甚至会损坏这些电容器。
根据以上对超级电容特性的分析,超级电容不能过电压充电,但是可以承受大电流充电,所以本次设计采用了大电流恒压充电。
主要过程为由220V/50Hz的交流市电经过变压器变压、桥式整流,电容滤波,然后用L4970大功率稳压芯片稳定输出30V电压,给超级电容进行充电。
超级法拉电容充放电电路超级法拉电容充放电电路是一种利用超级电容器进行充放电的电路,它具有充电速度快、能量密度高、循环寿命长等优点,因此在许多领域得到了广泛的应用。
超级电容器是一种新型的电能存储设备,与传统电容器相比具有更大的电容量和更高的工作电压。
它是一种静电能量存储器,能将电能以静电场的形式存储下来。
超级电容器的内部结构由两层电极和介质隔离层组成,电极之间的介质隔离层可以阻止电荷的直接流动,从而实现电能的存储。
超级法拉电容充放电电路由电源、超级电容器和电阻组成。
在充电过程中,电源提供电流,超级电容器通过电源充电;在放电过程中,超级电容器释放电能,供电给负载。
通过控制电源的开关和充放电时间,可以实现超级电容器的充放电控制。
超级法拉电容充放电电路具有许多优点。
首先,它具有很高的充电速度。
由于超级电容器的内部结构特殊,电荷可以非常快速地在电极之间存储和释放,因此充电速度非常快。
其次,超级电容器具有较高的能量密度。
虽然与传统电池相比,超级电容器的能量密度仍然较低,但相对于传统电容器而言,能量密度已经有了显著的提高。
此外,超级电容器的循环寿命也很长,可以进行大量的充放电循环,不会因为使用次数的增加而影响性能。
超级法拉电容充放电电路在许多领域有着广泛的应用。
首先,在电子设备中,超级电容器可以用于储存电能,提供瞬间大电流,满足设备的高能需求。
其次,在新能源领域,超级电容器可以用于储存太阳能和风能等不稳定的能源,平衡能源的供需,提高能源利用效率。
此外,在汽车领域,超级电容器可以用于回收制动能量、启动辅助动力等,提高汽车的能源利用率。
超级法拉电容充放电电路是一种利用超级电容器进行充放电的电路,具有充电速度快、能量密度高、循环寿命长等优点,并且在电子设备、新能源和汽车领域有着广泛的应用前景。
随着科技的不断发展,超级电容器和超级法拉电容充放电电路将会继续得到改进和创新,为各个领域的发展带来更多的机遇和挑战。
超级电容测试设计摘要近年来,随着工农业的迅速发展,世界能源消耗速度急剧增加。
因此,新能源和节能技术的开发已经成为世界各国科技工作者的当务之急。
而机车制动能量回收系统是目前国内外节能技术方面研究的热点之一。
对超级电容电压检测方案的研究和对超级电容时域模型的研究,将为超级电容的电压均衡方案和超级电容的电参数分析提供支持,从而为整个能量回收系统的控制策略提供理论依据。
因此以上两方面的研究将是整篇论文的核心内容。
本文采用模块化的设计理念,提出了一种兼顾均压的新型电压检测方案。
在软件设计方面,对电压检测系统的软件架构进行分析,利用proteus和max驱动函数包设计了友好的上位机软件监控界面。
关键词:超级电容,电压检测,proteusSupercapacitor test systemABSTRACTIn recent years, with the rapid development of industry and agriculture, world energy consumption rate increased dramatically. Therefore, the development of new energy and energy-saving technology has become a science and technology workers of the world's top priority. Energy saving technology of locomotive brake energy recovery system is now one of the hot spots,Studies of supercapacitor voltage detection scheme and on time-domain model of super capacitor, supercapacitor voltage balancing of electrical parameter analysis of programmes and Super capacitors to provide support, so as to control strategy provides the theoretical basis for the entire energy recovery system. Therefore these two studies will be throughout the core content of the paper.This article uses a modular design concept, put forward a new voltage detection scheme taking into account the pressure. In the area of software design, software architecture analysis on voltage detection system, with Proteus and Max-driven functions package design friendly PC software monitoring interface.KEY WORDS: super capacitor, voltage detection, proteus毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
(摘要由于石油资源日趋短缺,并且燃烧石油的内燃机尾气排放对环境的污染越来越严重(尤其是在大、中城市),人们都在研究替代内燃机的新型能源装置。
已经进行混合动力、燃料电池、化学电池产品及应用的研究与开发,取得了一定的成效。
但是由于它们固有的使用寿命短、温度特性差、化学电池污染环境、系统复杂、造价高昂等致命弱点,一直没有很好的解决办法。
而超级电容器以其优异的特性扬长避短,可以部分或全部替代传统的化学电池用于车辆的牵引电源和启动能源,并且具有比传统的化学电池更加广泛的用途。
正因为如此,世界各国(特别是西方发达国家)都不遗余力地对超级电容器进行研究与开发。
关键词:日趋短缺新型能源装置超级电容器目录绪论....................................................................................................................................... 第一章超级电容器 ..............................................................................................................1.1超级电容器的概述........................................................................................................1.2超级电容器的原理........................................................................................................1.3超级电容器的特点........................................................................................................1.4超级电容器的发展前景................................................................................................ 第二章超级电容器的应用领域 ..........................................................................................2.1小功率电子设备的后备电源、替换电源或主电源.....................................................2.2电动汽车和混合电动汽车.............................................................................................2.3可再生能源发电系统 (7)2.4变频驱动系统的能量缓冲器 (7)2.5军事装备领域 (8)第三章超级电容器的性能 ....................................................................................................3.1超级电容器的电极材料................................................................................................3.2超级电容器的充放电性能 (1)3.2.1超级电容器的充电性能 (11)3.2.2超级电容器的放电性能 (11)第四章超级电容器在直流电源中的应用 (1)4.1直流电源的介绍 (1)4.2直流电源的分类 (1)4.3超级电容器应用于直流电源问题的引出 (1)4.4超级电容器单独储能的直流电源系统可行性分析 (1)4.5超级电容器-蓄电池混合储能直流电源 (1)总结 (1)致谢 (1)参考文献 (1)绪论在我国,l10kV、35kV、10kV 终端变电站以及厂用 6kV 配电系统,广泛采用了蓄电池直流电源和硅整流电容储能直流电源作为操作、控制以及保护电源。
摘要:超级电容是一种新型的储能元器件,它相比其它储能元器件有很多优势,比如比功率高、充电速度快、放电电流大、使用寿命长、不污染环境等。
其具有很大的发展前景,但由于超级电容个体电压不高,在实际应用过程中就需要将多个超级电容器串并联起来使用。
超级电容在充放电过程中,由于其参数存在离散型,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一定的差异。
这样容易导致某些超级电容器过充或者过放,影响超级电容的使用寿命和系统的稳定性。
同时,超级电容器在充放电过程中,超级电容器电池组两端的电压会逐渐下降,尤其经过长时间大电流放电,电压下降明显,会直接影响负载的工作稳定性。
因此研究超级电容充放电控制电路对提高超级电容的使用寿命和系统稳定性十分重要。
本文主要对超级电容器电池组采取电压均衡和放电稳压就行设计研究。
超级电容器的充放电控制电路有恒压、恒流等。
放电稳压有稳压管稳压、三极管反馈稳压、集成芯片稳压等等方式。
联系到将超级电容用作后备电源,针对实际应用列出了详细的设计步骤和研究方案。
关键词: 超级电容电压均衡放电稳压1 绪论课题研究背景及意义课题研究背景当今社会由于石油、煤炭等传统能源日益枯竭,并且这些燃料燃烧对生态环境已经造成了严重的污染。
目前人们研究的层次还是局限于油、气混合动力燃料电池、化学电池的研究。
虽然其研究成果取得了一定的成就但是他们的缺点也日益暴露出来比如:使用寿命短、温度特性差、充放电速度慢、放电电流小、对环境仍有一定的污染等。
所以人们迫切希望能够找到一种绿色环保的储能装置代替传统的储能装置。
而超级电容器是上个世纪80年代初出现的新产品,是一种介于传统电容器和充电电池之间的新型储能器件。
它有其功率高、充电速度快、储存能量大、放电电流大、使用寿命长、免维护等优点。
随着便携式电气设备的普及,超级电容在电动汽车的研发、UPS电源、数码产品电源的发展获得了极大的应用。
课题研究意义超级电容器的单体电压不高,一般只有1V—4V,在实际的应用中通常根据需要将超级电容器串并联起来使用。
超级电容自放电电路
超级电容是一种电容器,能储存大量电荷,并且具有很高的能量密度和长寿命。
超级电容的自放电指的是其放电过程,即超级电容在断开电源后自行放出储存的电荷。
超级电容的自放电速度取决于其内部电阻和外部电路的设计。
一般来说,超级电容的自放电速度较慢,可以持续放电数小时甚至更长时间。
为了设计一个超级电容的自放电电路,可以采用以下步骤:
1. 连接超级电容器:将超级电容器连接到电路中,使其充电。
2. 断开电源:当超级电容器充满电后,断开电源,使超级电容器开始自放电。
3. 连接负载:将负载器件(如LED灯、电阻等)连接到超级
电容器的两端,以利用其自放电过程释放的电荷,将能量转化为有用的功。
4. 监测自放电电压:使用电压测量仪或示波器监测超级电容器的自放电电压变化,以了解自放电的速度和电容器的放电过程。
5. 调整外部电路:根据需要调整外部电路的参数,例如接入电阻或其他电子元件,以改变超级电容器的自放电速度或功率输出。
需要注意的是,超级电容器的自放电速度会受到环境温度和电荷状态的影响。
较高的温度会加速自放电速度,因此在设计电路时应考虑环境温度的变化。
同时,超级电容器的自放电也可以利用在可再生能源系统中。
例如,当再生能源(如太阳能或风能)充电超级电容器时,超级电容器可以在光照或风力不足时释放储存的电荷,提供持续的电力供应。
这种应用可以有效地调节可再生能源的波动性,并改善电网的稳定性。
超级电容高效充放电电路设计
发表时间:2018-04-12T11:02:17.483Z 来源:《电力设备》2017年第32期作者:石刘玉1 李高海2 阴晓光3 史程4 [导读] 该方法本质上是将目标大电容等效为若干小电容,通过这些小电容的不同组合,在充电过程中由大到小不断改变QU曲线的充电斜率,使QU曲线上凸来增加电源的有效作功面积,同时这种方法还可以均衡超级电容的充电电流和充电电压。
(1. 大连育明高级中学辽宁省大连市 116023; 2.国网大连供电公司辽宁省大连市 116011)摘要:针对超级电容在稳压充电下的半能损失问题,本文通过计算和实验证明采用串并联自动转换的方法可以显著提高超级电容的稳压充电效率,该方法本质上是将目标大电容等效为若干小电容,通过这些小电容的不同组合,在充电过程中由大到小不断改变QU曲线的充电斜率,使QU曲线上凸来增加电源的有效作功面积,同时这种方法还可以均衡超级电容的充电电流和充电电压。
关键词:串联并联自动转换;超级电容;半能损失;充电效率;放电效率
电池,2005(2)第35卷第2期(总第371期):85-86
作者简介:
石文江( 1970- ),男,辽宁大连人,硕士研究生,主要从事调度自动化系统的检修管理工作。
李高海(1976-),男,辽宁大连人,本科生,主要从事教育培训管理和技术工作
阴晓光(1975-),男,辽宁大连人,本科生,主要从事科技管理工作
史程(1986-),男,辽宁大连人,本科生,主要从事电力运营监测管理和技术工作。
点实施细则》的规范进行实施。
同时,在设置时,还需要对实验数据进行分析,与控制装置共同来组成闭环系统,系统设置完成之后,需要进行测试,根据测试结果来进行调整。
此外,在进行设计时,还要遵循科学化原则与智能化原则,对调度功能进行全面的监测,220kV变电站主变保护系统控制单元是设置在开关柜之中的,因此,需要使用交流采样来测量电流互感器与电压互感器,这样既可以有效节约电量变送器的使用,还能够降低指示仪表的用量。
在主变压器方面,需要采用两套不同的状态来实施主保护功能,每一套主保护设备需要控制好后备保护,在设置的过程中需要保护好主设备与后备设备回路的独立性,在正常运行状态下,两套独立保护设备可以同时投入到运行过程中。
3结语总而言之,220kV变电站系统的正常运行对于供电可靠性有着重要的影响,变电站的运行稳定性会受到各种因素的影响,为了给社会大众提供质量可靠的电能,必须要采取科学有效的措施提升变电站运行的可靠性。
参考文献:[1]郭日彩,许子智,徐鑫乾.220kV和110kV变电站典型设计研究与应用[J].电网技术,2007(06).[2]毛文奇,李娥英,杨海平.长沙220kV芙蓉变电站开关偷跳事故分析[J].高电压技术,2005(10).[3]吕金明,徐江美,刘永飞.60KV变电所6KV配出双电源并列运行对继电保护影响的研究[J].鸡西大学学报,2004(03).[4]Ricardo Menezes Salgado,Takaaki Ohishi,Rosangela Balli-ni.A Short-Term BusLoad Forecasting System.International Conference on Hybrid Intelligent Systems.2010.摘要:本文基于超级电容在电动自行车上的应用,根据超级电容的特性设计了充、放电控制电路,给出了设计方案,并推导出元件参数,设计的控制器在电动自行车上试验,取得了良好的效果。
超级电容快速充电电路
设计
-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
LT3741 是一款固定频率、同步降压型 DC/DC 控制器,专为准确地调节高达 20A 的输出电流而设计。
平均电流模式控制器将在一个 0V 至 (V IN - 2V) 的宽输出电压范围内保持电感器电流调节作用。
已调电流由 CTRL 引脚上的一个模拟电压和一个外部检测电阻器来设定。
LT3741 运用了一种独特的拓扑结构,因而能够供应和吸收电流。
已调电压和过压保护功能电路利用一个连接在输出端和 FB 引脚之间的分压器来设定。
开关频率可通过一个外部电阻器或利用一个外部时钟信号在 200kHz 至 1MHz 的范围内进行设置。
大电容充电的“控制器”电路设计大电容充电的“控制器”电路设计一个法拉电容需要一定的照顾。
这是一个常见的??知识,他们必须与限流电阻预先收取堵塞英寸之前,它是不常见的知识,那些五十元“的智能上限控制器”,其实是非常简单的设备,部件和人工两美元。
这是一个基本的第交换机将连接电容到地,只有当它的被控在0.4 - 0.7V的电池电压(否则,它的充电电流通过一个22欧姆的电阻,它可以是一个低功率的12V灯泡,太)。
请注意,当电路是开放的,高电流消耗开始dicharging的电容(低通道电阻的N - MOS- IRF1010,IRFP054,IRF048,P60N06等)T1实际上是在相反的方向进行(syncronous整流器:S - > D D -> S)。
这是一个完全开放的MOS场效应管的“确定”。
该电路可建立在P - channek器件,但它们是N多渠道本身更糟的导体。
这么便宜,简单的电路需要散热片。
正如很多场效应管并行必要的(有一个共同的闸门控制网络)。
由于放大器(AB类)有用的输出/瓦特/每个FET的RDS / /欧姆,最大1瓦,每个散热,晶体管的数量N> = 1 / 6 * P * SQRT(RDS)。
实际上,它是安全的削减? 2-3倍的,所以最低?> = 1 / 15 * P * SQRT(RDS)。
也就是说,一个最大的(热)为0.020欧姆的RDS IRF1010,可以放心地成为一个120W的输出放大器。
商业控制器在许多依赖(有的多达18设备)小便宜污垢D2或MiniDIP的情况下,每个晶体管耗散0.3 - 0.5W。
其中有些人的Rds实际上比'大'的TO220和TO247例的最佳设备。
更进一步的是禁用电容放电,当遥控器的信号是低。
最简单的办法是所有栅极控制电路,功率从远程线或- 一个追随者- 更好。
维生素D3 - D4的发光二极管显示充电,D5 - D6 - 开关打开。
超级电容充电电路
超级电容充电电路是一种高效、快速充电的电路,它可以在短时间内将电容器充满电,从而为电子设备提供持久的电力支持。
这种电路的优点在于其充电速度快、效率高、寿命长,因此被广泛应用于各种电子设备中。
超级电容充电电路的基本原理是利用电容器的特性来储存电能。
电容器是一种能够储存电荷的电子元件,它的电容量越大,储存的电荷就越多。
当电容器充满电后,它可以在短时间内释放出大量的电能,从而为电子设备提供持久的电力支持。
超级电容充电电路的设计需要考虑多种因素,包括电容器的容量、充电电压、充电电流等。
一般来说,电容器的容量越大,充电电流就越大,充电时间也就越短。
同时,充电电压也需要控制在一定范围内,以避免电容器过充或过放,从而影响电容器的寿命和性能。
在实际应用中,超级电容充电电路被广泛应用于各种电子设备中,包括手机、平板电脑、电动车等。
这些设备需要快速充电,以满足用户的需求。
超级电容充电电路可以在短时间内将电容器充满电,从而为这些设备提供持久的电力支持。
超级电容充电电路是一种高效、快速充电的电路,它可以在短时间内将电容器充满电,从而为电子设备提供持久的电力支持。
这种电路的优点在于其充电速度快、效率高、寿命长,因此被广泛应用于
各种电子设备中。
超级电容充放电控制电路毕业设计————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:摘要:超级电容是一种新型的储能元器件,它相比其它储能元器件有很多优势,比如比功率高、充电速度快、放电电流大、使用寿命长、不污染环境等。
其具有很大的发展前景,但由于超级电容个体电压不高,在实际应用过程中就需要将多个超级电容器串并联起来使用。
超级电容在充放电过程中,由于其参数存在离散型,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一定的差异。
这样容易导致某些超级电容器过充或者过放,影响超级电容的使用寿命和系统的稳定性。
同时,超级电容器在充放电过程中,超级电容器电池组两端的电压会逐渐下降,尤其经过长时间大电流放电,电压下降明显,会直接影响负载的工作稳定性。
因此研究超级电容充放电控制电路对提高超级电容的使用寿命和系统稳定性十分重要。
本文主要对超级电容器电池组采取电压均衡和放电稳压就行设计研究。
超级电容器的充放电控制电路有恒压、恒流等。
放电稳压有稳压管稳压、三极管反馈稳压、集成芯片稳压等等方式。
联系到将超级电容用作后备电源,针对实际应用列出了详细的设计步骤和研究方案。
关键词: 超级电容电压均衡放电稳压1 绪论1.1 课题研究背景及意义1.1.1 课题研究背景当今社会由于石油、煤炭等传统能源日益枯竭,并且这些燃料燃烧对生态环境已经造成了严重的污染。
目前人们研究的层次还是局限于油、气混合动力燃料电池、化学电池的研究。
虽然其研究成果取得了一定的成就但是他们的缺点也日益暴露出来比如:使用寿命短、温度特性差、充放电速度慢、放电电流小、对环境仍有一定的污染等。
所以人们迫切希望能够找到一种绿色环保的储能装置代替传统的储能装置。
而超级电容器是上个世纪80年代初出现的新产品,是一种介于传统电容器和充电电池之间的新型储能器件。
它有其功率高、充电速度快、储存能量大、放电电流大、使用寿命长、免维护等优点。
随着便携式电气设备的普及,超级电容在电动汽车的研发、UPS电源、数码产品电源的发展获得了极大的应用。
1.1.2 课题研究意义超级电容器的单体电压不高,一般只有1V—4V,在实际的应用中通常根据需要将超级电容器串并联起来使用。
由于超级电容的离散性,即使是同一规格同一批次生产的超级电容器在其电压、内阻、容量等参数上都存在着差异性,这是由制造过程中工艺和材质不均和机械误差造成的。
而在使用中需要采用串并联的方式提高整体的输出电压和输出电流,由于这种差异性的存在如果直接给超级电容进行充电或者放电很容易造成超级电容的过充或者过放,进而缩短超级电容器的使用寿命,并且影响系统的稳定性。
所以研究超级电容的充放电控制电路对于推动超级电容的发展将起到很大的作用。
同样超级电容器的放电特性与普通电容器一样,随着放电时间的延长,其输出电压是随指数函数下降的,虽然超级电容的容量很大,电压压降幅度小,但微小的电压波动也会影响到整个系统的稳定性。
所以超级电容在放电时也要有稳压升压电路系统。
本次课题设计主要研究以上两个方面及超级电容的充放电控制电路。
1.2 超级电容介绍1.2.1 超级电容优点1.高功率应用超级电容的串联内阻非常低,因此可以应对在需要较大电流放电的环境。
这是其他电池不具备的优势。
2.超级电容的适用电压范围广目前的电池多数都是在很窄的电压范围内工作。
超出了电池的工作电压就不能够正常使用。
而超级电容的工作电压比较宽,可以面对更多的场合。
3.超级电容绿色环保,不发生化学反应,对环境不会造成污染。
4. 超级电容寿命长超级电容的电能存储为纯粹的物理变化,因此在电容的使用中,不存在物质的转换,保证了电容的长期使用可靠性,超级电容提供长达10万-50万次的使用寿命。
5. 超级电容维护和保养方便因超级电容可以低电压使用,所以可以将超级电容器放电至零伏,在存储中可以无电操作,大大降低了超级电容的维护和保养成本。
在带电使用过程中,只要保证在额定电压下工作,级别不需要做维护保养。
6. 超级电容适用温度范围宽超级电容有很好的温度适用性,可以在较低的温度正常使用。
乃至在-40度的情况下仍可正常使用,解决了多数电池在低温情况下失效的问题。
1.2.2 超级电容的发展现状21世纪,随着全球气候变暖,资源短缺,全世界很多国家都在开发新的绿色环保能源,而超级电容生产所用的材料普遍是绿色环保的。
因此超级电容作为一种新型的环保储能元器件正在被越来越多的国家所研究和生产。
超级电容器从诞生到现在,已经历了三十多年的发展历程。
目前,微型超级电容器在小型机械设备上得到广泛应用,例如电脑内存系统、照相机、音频设备和间歇性用电的辅助设施。
而大尺寸的柱状超级电容器则多被用于汽车领域和自然能源采集上,并可预见在该两大领域的未来市场上,超级电容器有着巨大的发展潜力。
国外研究超级电容器起步较早,技术相对比较成熟。
他们均把超级电容器项目作为国家级的重点研究和开发项目。
美国、日本、韩国等国家一直致力于开发高比功率和高比能量的超级电容器。
在超级电容器的研究中,许多工作都是开发在各种电解液中又叫高比能量的电极材料。
目前应用超级电容器的材料主要有碳基材料、金属氧化物及水合物材料和导电聚合物材料三种。
近几年来,由于看好超级电容的大好发展前景,中国一些公司也试探进入这一领域,并且已经具备了一定的技术研发实力。
1.2.3 造成超级电容不均压的影响因素在对串联超级电容电池组进行充电的过程中,由于各单体电容器之间存在的差异,会导致各电容充电速率不同,使得单体电容两端电压不均衡,最终导致电容过充过放,影响超级电容的寿命和电路的稳定性。
1.3 论文内容安排第一章:绪论部分,主要介绍了超级电容器的研究背景、课题研究意义,国内外超级电容的研究现状,影响超级电容的因素。
第二章:主要介绍了关于超级电容的相关知识,如超级电容的储能原理、特性参数、超级电容的优点,超级电容器的电压均衡的必要性。
第三章:主要研究了超级电容的电压均衡方案,并通过分析比较,选择适合本课题实际应用的电压均衡方法。
第四章:介绍了集中常用的输出电压稳压方法、稳压芯片介绍、结合本课题实际应用选择最佳的稳压电路。
第五章:超级电容器作为后备电源在路由器上的应用。
第六章:对超级电容器的充放电控制电路做个简要的总结。
2 超级电容器充放电控制原理2.1超级电容器储能原理超级电容主要由电极、电解液、集电极、隔离膜、连线极柱、密封材料和排气阀组成,电极的材料、制造技术,电解质的组成和隔离膜质量对超级电容器的性能有较大影响。
电解质的分解电压决定电容器的工作电压,而工作电压决定电容器的能量与输出功率,一般水溶液电解液分解电压约为1V,有机电解液约为3V;电极和电解液的材料通常决定着超级电容器的工作原理。
超级电容按储能机理主要分为三类(1)由碳电极和电解液界面上电荷分离产生的双电层电容;(2)采用金属氧化物作为电极,在电极表面和体相发生氧化还原反应而产生可逆化学吸附的法拉第电容;(3)由导电聚合物作为电极而发生氧化还原反应的电容。
由于双电层电容充放电纯属于物理过程,其循环次数高,充电过程快,但其所储的能量较小,在混和动力车辆的大容量需求下,通常将双电层电容和法拉第电容结合,制成不对称电极的混和超级电容。
图2-1 超级电容充放电示意图2.2 影响超级电容容量的因素造成超级电容器单体电压不均衡的因素主要有以下三个:1.电容量的差异超级电容器的电压u 、电流i 电量Q 以及容量W 满足以下关系式:dt duc i ⨯= (2-1) du c dt i Q ⨯=⨯= (2-2)221u c W ⨯⨯= (2-3) 从公式(2-1)可看出,如果电容单体之间的电容值存在差异,在恒定电流充电的条件下,电压的变化率是不同的,由公式(2-3)也可以看出,电容值越小的电容电压上升的速度越快。
而电容的容量与电压的平方成正比,所以电容值的差异会导致充电过程中各单体电容容量不一样。
2.等效串联阻抗(ESR )超级电容器的等效串联阻抗(ESR )是表征超级电容器性能的一个重要参数。
超级电容器的ESR 比传统电容器要大,而且反复利用其值会逐渐增大,这会导致单体电容器间的ESR 差异越来越明显,故在充放电时,ESR 大的电容将先于ESR 小的达到充放电结束,导致ESR 小的电容充放电不充分。
3.漏电流漏电流是表征超级电容器电荷保持能力的一项重要参数,漏电流大的超级电容器在静置一段时间后其保持的电荷量要明显低于漏电流小的电容器。
故在放电过程中,漏电流大的电容率先放点结束,而漏电流小的电容器则剩余了更多的电荷,放电过程比较缓慢。
但是在充电过程中,漏电流小的电容器会首先充满电。
通过以上分析可知,超级电容器单体存在某些参数上的差异,由于这些差异的存在会使超级电容在充放电过程中电压不均衡,如果超级电容器长时间在这种环境下工作,会大大的缩短其使用寿命。
因为电解液的挥发速度与超级电容的工作电压有关,工作电压越高,就会导致的更多的电解液参与反应,由此电解液的分解速度也加快,过快的反应会导致超级电容的等效阻抗和自放电率加大,电容容量下降,电容整体工作性能会下降,由此造成一系列恶性循环,所以对于串并联的超级电容器充放电电路来说,电压不均衡会严重限制超级电容防的应用,所以研究超级电容电压均衡方法很有必要。
2.3 超级电容器稳压均衡方案前面提过,串联超级电容器组在充放电过程中存在电压不均衡的问题。
常见的电压均衡方法主要可以归为能耗型和回馈型两大类。
稳压管均衡法和开关电阻法属于能耗型电压均衡方法,而DCDC变换器法、变压器法、飞度电容法属于回馈型电压均衡法。
能耗型电压均衡方法的基本原理是将电压较高的单体电容部分以热量或者其他形式能量消耗掉,从而降低其充电速率。
这种方法具有电路简单、易于控制、成本低等优点;缺点是元器件发热量大、能量损耗严重,均衡效率低。
这种方法适用于充电功率小的场合使用。
回馈型电压均衡方法能够很好地解决能耗型均衡法费能量的缺点,其基本核心是通过能量变换器将单体之间的偏差能量馈赠回送电容器组或组中某些电压较低的单体,从而在不消耗能量的前提下实现了电压的动态平衡。
由于不消耗能量,此种方法不存在发热的问题,且均衡速度快、均衡效率高,但同样具有电路控制复杂、成本较高等因素限制。
2.4 超级电容器充放电特性分析2.4.1 电压特性分析超级电容使用寿命长,理论上可以无限次充放电,其存储的电荷和能量可以通过检测电压值的方式近似确定,判断超级电容是否充满非常方便,所以超级电容器的充电控制可借鉴传统蓄电池的充电方式,也可通过大脉冲电流对其进行快速充电,目前对超级电容最常用的充放电方式为恒流充电。
2.4.2 超级电容器恒流充电特性分析等效电路模型超级电容的储能原理基于多孔材料“电极/溶液”界面的双电层结构,从阻抗角度分析,参考S.A.Hashmi等人的模拟电路,等效电路为一般的RC电路。