一種新型恒功率超級電容器快速充電機設計

　　雙閉環(huán)電路原理圖如圖7所示，Vs是來自LEM霍爾電流傳感器LAH 25-NP輸出的電壓測量信號，通過一階濾波環(huán)節(jié)后進入電流反饋端，即圖中電流比較器的負端。VO 48 V來自功率部分的輸出，由于TL431最大只能穩(wěn)壓到36 V，故需要對經(jīng)典TL431穩(wěn)壓電路進行部分修改，以滿足48 V穩(wěn)壓要求。在TL431的3腳(即K極)引入24 V穩(wěn)壓管D4_Z1，TL431的端電壓約為24 V，從而可在安全工作區(qū)內正常穩(wěn)壓工作。PC817實現(xiàn)電氣上的隔離，并通過輸出電壓Vce穩(wěn)壓。當超級電容電壓接近48 V時，PC817輸出電流Ic增大，則Vce減小，同時進入UC3844補償端1腳的信號減小，相應輸出PWM占空比也減??；當超級電容電壓超過48 V時，UC3844補償端1腳拉低，PWM關斷，起到過壓保護的作用。

3 整機調試

　　實驗設計了最大功率為1 kW的超級電容充電樣機，實驗測試表明，對BMOD0165(額定48 V、165 F)超級電容模組充電時間約為5 min。圖8為電路中的關鍵工作波形，其電壓為30 V、充電電流約為10 A的充電波形。從上至下依次是Vds、Vpri、PWM信號和開關管峰值電流波形。由于緩沖電路的作用，使得波形干凈無雜波，基本沒有電壓尖峰。Vpri負電壓有一定變形，但是不影響電路性能。

　　本文研究了超級電容的充放電特性，分析了快速充電的方法，設計并實現(xiàn)了快速充電樣機，試驗表明充電時間短，達到了應用要求。

參考文獻

　　[1] SHI L，CROW M L.Power and energy society general meeting-conversion and delivery of electrical energy in the 21st century[C]，2008.

　　[2] Maxwell technologies.Charging of ultracapacitors[C].Technical Note-Document #1008981 Rev 1 Maxwell Technologies，2005.

　　[3] EDELSON R.Charging ultra-capacitorswith current-fed roger edelson.power supplies[C].MSEE，Power Partners，2005.

　　[4] ROBERT W.Erickson dragan maksimovic fundmentals of power electronics[C].Sencond Edition Kluwer Acdemic Publishers New Yourk，Boston，Dordrecht，London，Moscow，2001.

　　[5] MUHAMMAND H.電力電子學-電路、器件及應用(英文版，第三版)[M].北京：人民郵電出版社，2007.