1、超級電容電壓均衡模型

采用的超級電容電壓均衡模型為四個超級電容B1~B4串聯(lián)的多重SEpC斬波電路，如圖1所示，主要由電容Ca、電L、開關Q以及C、L、D（F1…：4）組成，其中電容C向整個電路供電，不需要外接電源。在該均壓模型中，只有一個開關器件Q，明顯簡化了電路的拓撲結構，且開關Q接地，不需要浮動柵極驅動IC，電路驅動簡單。此外，在均壓過程中，開關占空比恒定，不需要檢測串聯(lián)超級電容器的單體電壓。即當電路工作在DCM模式時，系統(tǒng)不需要反饋控制環(huán)節(jié)，這樣可以降低系統(tǒng)的控制難度。

2、多重SEpC斬波電路均壓原理分析2.1均壓原理

多重SEpIC斬波電路在CCM模式和DCM模式下的作原理與傳統(tǒng)的SEpC斬波電路相同。超級電容B1~B4的電壓分別為v~V，假設在電壓不平衡時V2《vAF1，3，4），此時電路的工作波形及電流方向分別如圖2、圖3所示。

超級電容B1~B4向多重SEpC斬波電路提供能量，在開關Q導通階段，電感L、L~L上的電流增大，電感儲存一定的能量，電流通過電感L~L4和電容C1~C4流向開關Q。在開關Q關斷階段，電感中存儲的能量優(yōu)先分配給電壓最低的超級電容B2，二極管D2導通。由于二極管D~D4與電感超級電容B2，二極管D2導通。由于二極管D~D4與電感波電流過。當二極管D2上的電流降為零時，電路中的電流波電流流過。當二極管D2上的電流降為零時，電路中的電流恒定不變。隨著能量的分配，串聯(lián)超級電容器的單體電壓逐漸達到均衡狀態(tài)，此時電感L~L4、電容C~C4以及二極管D~D4上的電流波形分別一致。

在均壓過程中，由于電感L~L上的平均電壓為零，所以電容C1~C4上的平均電壓Vc1~Vc4的值。

當超級電容B2上的電壓V2和系統(tǒng)輸入電壓v的變范圍已知時，占空比D就為固定值，且滿足關系式（5）。此時從式（16）可知，只要電壓V恒定，電流L就恒定。又根據(jù)式（4），D的變化范圍由已知的電壓V2和v=決定。綜上所述，如果占空比D電壓v以及D的值固定或者變化范圍已知，式（14）、（15）可得出，二極管D2上的電流l就在有限范圍內變化。這樣，均壓模型在DCM模式下就可以把超級電容器B2上的電流l限制在理想值使其電壓達到均衡狀態(tài)，而不需要反饋控制環(huán)節(jié)。

技術專區(qū)可用于高電壓測試的有源負載一文看懂電力電子裝置及其特點一文電力電子裝置發(fā)展趨勢基于多重SEpIC斬波電路的超級電容均壓策略發(fā)電系統(tǒng)的設計過程中使用虛擬樣機教程詳解