串联超级电容器组开关电感通断法均衡研究
2均衡电路仿真结果与分析
利用电力电子及电机控制仿真软件PSIM，对图2所示的两个单体超级电容器组的电压均衡电路进行仿真研究，其中有一个的电容量为6.45F，另一个超级电容器电容量为7.9F,初始电压均为0V；恒压充电的电压为13V，超级电容器额定电压为6.5V，设置均衡点超级电容器单体的电压差为0V，占空比取D=0.4,开关频率为1.2kHz，电感为0.1、1、10、100、1000、10000μH这6个不同数量级电感值下测量达到均衡点需要的时间t1,电感、MOSFET和快速恢复二极管中的电流峰值,仿真数据见表1。
由上述结果可以看出，电感值的大小影响均衡速度。电感比较小时，单体上的电压从不均衡状态到均衡状态的过渡时间很短，但是通过各开关元件和电感的电流过大；相反，电感比较大时，单体上的电压从不均衡状态到均衡状态的过渡时间较长，通过各开关元件和电感的电流较小。在超级电容器充电时，为了保护超级电容器组，使单体电压不平衡的时间短，综合考虑均衡速度和功率元件通流能力的要求，f=1.2kHz,电感取1~5mH是一个比较合理的选择。
3开关电感电压均衡实验系统
根据仿真参数建立了开关电感电压均衡实验系统，见图3。恒压源电压为13.4V,充电电阻为20Ω，超级电容器采用金正平公司生产的标称电容量为5F的两个同一型号的超级电容器，它们的电容量和等效串联内阻实测量值分别为参数分别为：C1=6.45F，ESR1=0.15Ω；C2=7.9F，ESR2=0.21Ω。检测电路将采集到的电容电压信号送到DSP中，该次实验DSP选用TMS320LF2812，在DSP中完成单体电压比较并发出PWM信号，该PWM信号经隔离驱动电路控制MOSET的关断和导通。均衡单元中的电路结构见图3，主要由电感和两个MOSFET和快速恢复二极管组成，电感值为3.3mH,PWM信号的频率为1.2kHz。