超级电容器应用及其能量管理技术

本文对一种超级电容器应用于轨道交通再生制动能量回馈吸收利用系统的关键技术进行了研究。 论文首先详细介绍了超级电容器这一新型的储能器件。与传统的储能器件相比,超级电容器的功率密度比蓄电池高得多,能量密度比普通电解电容器高得多,这些特点使其在瞬时大功率的储能应用场合具有独特的优势。在轨道交通再生制动能量回馈吸收利用系统中,超级电容器组成的阵列可以作为再生制动能量的储存系统。 论文讨论了基于超级电容器储能阵列的再生制动能量回馈利用系统,给出了超级电容器阵列的容量计算方法、结构优化方法以及电压均衡架构的设计。最后,针对串联超级电容器组存在的电压不平衡问题,在深入分析国内外现有电压均衡电路的基础上,提出了一种新型的单级功率变换电压均衡电路,该电压均衡电路从超级电容器组汲取能量,并且将这部分能量传递至电压最低的超级电容器单元,最终实现所有超级电容器单元的电压均衡。与现有的电压均衡策略相比,所提出的新型电压均衡电路能够实现超级电容器组的自主民主均压,不需要庞大的电压检测电路和复杂的控制电路,并且功率变换器实现了零电压零电流开关,可实现高效率和小体积。仿真及实验结果验证了新型电压均衡电路的静态和动态电压均衡能力。