一种基于重构电路的超级电容快速电压均衡器

刘晨炀，陈思哲，范元亮，常乐

(1.广东工业大学 自动化学院，广东 广州 510006；2.国网福建省电力有限公司电力科学研究院，福建 福州 350007；

3.福建省高供电可靠性配电技术企业重点实验室，福建 福州 350007)

超级电容是一种功率密度高且循环寿命长的储能元件，它既有蓄电池的储能特性又有常规电容器的充放电特性，在新能源汽车和电网储能等领域中具有较大的应用前景[1-6]。由于单个超级电容的电压比较低，使用时一般将多个单元串联使用，但是这种固定的连接方式无法根据负载需求来改变输出的电压，灵活性差。结合重构电路可以大大改善整个超级电容组的灵活性，满足负载动态的需求，同时可以将运行中性能差的单元退出，保证整个系统的安全运行[9]。另外，超级电容单体之间特性的不一致，会导致在实际应用中单体之间往往存在电压差异，从而使得部分单体出现过充或过放的情况，这将影响超级电容组容量的最大化利用。为了充分利用每个储能单元内的能量，可以通过电压均衡技术消除单元之间的电压差异，该方法通过电力电子功率变换器来进行能量传输。虽然重构电路也可以通过将储能单元并联来达到电压均衡的目的，但这种方法会产生较大损耗而且可靠性低，所以在解决电压一致的问题上，均衡技术凭借效率高、损耗低的优势获得大多数认可。电压均衡技术按能量的耗散方式分为能耗型和非能耗型[10-11]。能耗型均衡是通过耗能元件将能量高的储能单元中的能量以热能形式耗散，从而达到所有单元的能量一致，这种方法不仅效率低而且安全性差[11]。……