超級電容儲能模塊設(shè)計電能是當代社會不行或缺的重要資源，而儲能設(shè)備的優(yōu)劣直接影響著電力設(shè)備的充分應(yīng)用。差、充放電過程敏感、深度放電性能容量恢復(fù)困難、環(huán)境污染的問題越無法滿足人們對儲能系統(tǒng)的要求。[2]單體的容量目前已經(jīng)做容量配置靈敏、環(huán)境友好免維護等優(yōu)點。自1957年美國人Becker發(fā)表第一篇關(guān)于超級電容的專利以來，超級電容的應(yīng)用范圍越來越廣:在直流電氣化鐵路供電、UPS等應(yīng)用方向進展爭論50kVA80kVA的試驗樣機[3]；利用超級電容器協(xié)作蓄電池作為關(guān)心[4]，并消滅了超級電容混合動力汽車[5]。隨著分取代傳統(tǒng)蓄電池。本文介紹了一種基于超級電容設(shè)計的用以替代12V蓄電池的超級電容模塊，通過計算分析不造成污染，功率和能量密度大等優(yōu)點，具有很好的開發(fā)應(yīng)用前景。由于超級電容的放電不完全，存在最低工作電壓，所以單體超級電容的能量為由于超級電容的放電不完全，存在最低工作電壓，所以單體超級電容的能量為，其中C，其中C為超級電容的單體電容量，為單體超級電容充電容的使用范圍。而通過相應(yīng)的DC-DC芯片可以提超群級電容的最低工作電壓。假設(shè)超級電容以m個串聯(lián)，n組并聯(lián)的方式構(gòu)成。則每個超級電容的能量輸出為(1)故超級電容陣列的等效內(nèi)阻和等效電容為(1)故超級電容陣列的等效內(nèi)阻和等效電容為，其中，為芯片的最低啟動電壓。故超級電容陣列的能量總輸出為，為超級電容的總能量。本文承受SU2400P-0027V-1RA超級電容，具有較高的功率比、能量比和較低的等效串聯(lián)電阻〔ESR〔DC〕=1mΩ〕12V蓄電池的超級電容模塊，我們承受8個2400F/2.7V的電容構(gòu)成模塊，承受4個超級電容單體串聯(lián)，兩組并聯(lián)的方式構(gòu)成，如圖其中，為芯片的最低啟動電壓。故超級電容陣列的能量總輸出為，為超級電容的總能量。超級電容器的特性，如功率密度、能量密度、儲能效率、循環(huán)壽(2)[6]。其等效串聯(lián)內(nèi)阻超級電容器的特性，如功率密度、能量密度、儲能效率、循環(huán)壽(2)其中，為串聯(lián)器件數(shù)，為并聯(lián)支路數(shù)。其中，為串聯(lián)器件數(shù)，為并聯(lián)支路數(shù)。(3)(4)將超級電容模塊的容量與蓄電池的容量參數(shù)的比較，由(4)得到對應(yīng)于蓄電池安時數(shù)的超級電容陣列容量為，其中得到對應(yīng)于蓄電池安時數(shù)的超級電容陣列容量為，其中Umin為相應(yīng)的芯電路的總體構(gòu)圖如圖3所示，它包括充電電路、超級電容儲能模塊和工作放電電路等局部2所示。2電路設(shè)計流程把超級電容等效為一個抱負電容器C;把超級電容等效為一個抱負電容器C;與一個較小阻值的電阻(等效串聯(lián)阻抗，)相串聯(lián)，同時與一個較大阻值的電阻(等效并聯(lián)阻抗，)相并聯(lián)的構(gòu)造。如阻抗，)相串聯(lián)，同時與一個較大阻值的電阻(等效并聯(lián)阻抗，)相并聯(lián)的構(gòu)造。如的存在，超級電容的工作效率的影響。(5)u(t)表示超級電容器端電壓，表示超級電容器內(nèi)儲存電荷所打算的電容電壓3所示，Is(5)u(t)表示超級電容器端電壓，表示超級電容器內(nèi)儲存電荷所打算的電容電壓(6)其中=0V，為超級電容的初電壓，(6)其中=0V，為超級電容的初電壓，表示在等效串聯(lián)電阻Res上的壓降。(7)(8)超級電容器存儲的能量為(8)由能量守恒公式，等式成立，抱負狀況下，超級電容器的恒流充電效率表示(9)為由能量守恒公式，等式成立，抱負狀況下，超級電容器的恒流充電效率表示(9)承受matlab對超級電容的充電電流和工作效率進展模擬，并承受origin軟件對結(jié)果進展處理，結(jié)果如下：4的關(guān)系由圖43A~8A時保持比較高的充電效率,強度的增大，損耗在相應(yīng)電阻上的功率也隨之增大,充電效率漸漸下降。依據(jù)上面的結(jié)果，我們承受L4970A芯片構(gòu)成相關(guān)的充電電路對超級電容進行充電，如圖5所示，該電路可以供給10A的恒流充電電流，其輸出電壓由電阻R7和R9確定。L4970A芯片的輸出電壓設(shè)定為10.8R7由下式確定：，L4970A是ST公司推出的其次代單片開關(guān)穩(wěn)壓器，具有輸出電流大，輸入電壓范圍寬，開關(guān)頻率高等特點，具有很高的充電效率。市電220V35V的直流電5所示電路。如以下圖，C1和C2為輸入端濾波電容，C3、C4分別為驅(qū)動級啟動端和Vref端的濾波電容。R1和R2構(gòu)成復(fù)位輸入端的電阻分壓器，C5為軟啟動電容，C6為復(fù)位延遲電容。C8和R3構(gòu)成誤差放大器的頻率補償網(wǎng)絡(luò)，C7則用于高頻補R4和C9分別為定時電阻和定時電容C10VD承受MBR2080型〔20A/80V〕的肖特基二極管。C11和R5構(gòu)成吸取網(wǎng)絡(luò)，R6L4970A芯片的輸出電壓設(shè)定為10.8R7由下式確定：，超級電容的充電的時間依據(jù)公式，其中C為超級電容的額定容量，dv為超級其中R9=4.7K超級電容的充電的時間依據(jù)公式，其中C為超級電容的額定容量，dv為超級電容的電壓變化，I為超級電容的充電電流，t為充電時間。故超級電容陣列的充電時間為〔10A的狀況下〕穩(wěn)壓輸出電路由于代替的蓄電池模塊的輸出電壓為12V，而超級電容的電壓為10.8V，且隨著超級電容工50%的能量時,其端電壓將下降到初始電壓的70%。因此需要相應(yīng)的升壓把握電路避開由于超級電容陣列電壓的降低影響負載的正常運行,提超群級電容儲能的利用率。故超級電容陣列的能量總輸出為，超級電容陣列的故超級電容陣列的能量總輸出為，超級電容陣列的容量為6穩(wěn)壓輸出電路我們承受MAXIM公司的升壓型dc/dc芯片MAX668MAX668具有很寬的輸入輸出電壓范3~12V12V輸出，同時，由于其承受了低至100mV的電流檢測電壓和MAXIM公司特有的空閑模式，轉(zhuǎn)換效率高達90%以上，具有最高1A的電流6所示。MAX668為固定頻率，電流反響型PWM把握器，內(nèi)部承受雙極型CMOS多輸入比較器，可同時處理輸出誤差信號、電流檢測信號和斜率補償信號，由于省去了傳統(tǒng)的誤差放大器，MAX668能夠驅(qū)動多種類型的NMOSFET,這里選擇的是FDS6680。由于芯片工作在100kHz以上的高頻狀態(tài)，所以二極管D1應(yīng)選取可高速關(guān)斷的肖基特二極管，本文選擇的是MBR5340T3。其中，為芯片的最低啟動電壓。4個串聯(lián)，2其中，為芯片的最低啟動電壓。本超級電容替代模塊的容量為10Ah，最大輸出電流為1A，假設(shè)要擴大其應(yīng)用