超級(jí)電容器串聯(lián)應(yīng)用中的均壓?jiǎn)栴}及解決方案孟麗囡，陳永真，寧武（遼寧工學(xué)院信息科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧錦州121001）方法及存在的問(wèn)題，提出了具有使用價(jià)值的有源電壓均衡電路，并給出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，超級(jí)電容器電壓均衡電路是在超級(jí)電容器串聯(lián)使用時(shí)均衡超級(jí)電容器單體電壓的有效方法。

　　在超級(jí)電容器的應(yīng)用中，由于其額定電壓很低（不到3V），常需要大量的串聯(lián)。又由于經(jīng)常需要大電流充放電，因此串聯(lián)中的各個(gè)單體電容器上電壓是否一致是至關(guān)重要的。如果不采取必要的均壓措施，會(huì)引起各個(gè)單體電容器上電壓差別較大，嚴(yán)重影響超級(jí)電容器的性能和壽命。本文對(duì)影響均壓的各種因素進(jìn)行了分析，并提出了行之有效的解決方案。

　　1影響均壓的因素1-1容量的偏差對(duì)電容器組的影響通常超級(jí)電容器容量偏差為-10%+30%.當(dāng)電容器組中出現(xiàn)容量偏差較大時(shí)，在充電時(shí)容量比較小的電容器首先到達(dá)額定電壓而電容量比較大的僅基金項(xiàng)目：國(guó)家863*計(jì)劃資助項(xiàng)目（2003AA501234）充到69%的額定電壓，其儲(chǔ)能為比較小容量電容器的69%.其關(guān)系為其中C-為比較大負(fù)偏差電容量。電容器組的平均儲(chǔ)能為比全部由下偏容量超級(jí)電容器構(gòu)成的電容器組還小，為標(biāo)稱(chēng)值電容器的76%，即在批量生產(chǎn)電容器組時(shí)精選電容量在很小的偏差內(nèi)對(duì)提高電容器組的儲(chǔ)能是有意義的，但將提高生產(chǎn)成本。

　　1'2漏電流對(duì)超級(jí)電容器組的影響超級(jí)電容器多用于儲(chǔ)能。充有電荷后靜置狀態(tài)下的電荷（或電壓）保持能力取決于漏電流，經(jīng)過(guò)相對(duì)長(zhǎng)的靜置時(shí)間后，漏電流大的超級(jí)電容器保持的電荷（或電壓）明顯低于漏電流小的。因此放電時(shí)，漏電流大的首先達(dá)到放電結(jié)束，而漏電流小的仍保持較多的電荷，充電時(shí)漏電流小的首先達(dá)到充電結(jié)束。

　　因此，這時(shí)超級(jí)電容器組的各單體的充放電能量為12超級(jí)電容器電壓差值。

　　1.3ESR的影響由于超級(jí)電容器的ESR相對(duì)較大，而且反復(fù)充電后ESR逐漸變大，ESR大的將越來(lái)越大，在充放電時(shí)ESR大的將先于ESR小的達(dá)到充放電結(jié)束電壓，使其他ESR相對(duì)小的充放電不充分。

　　綜上所述，超級(jí)電容器串聯(lián)應(yīng)用中必須考慮并解決均壓?jiǎn)栴}。

　　在實(shí)際上會(huì)因穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值及二極管導(dǎo)通電壓隨溫度變化，而且其伏安特性相對(duì)較軟，而不符合超級(jí)電容器的均壓要求，不能使用。

　　超級(jí)電容器的二級(jí)管均壓3有源電壓均衡解決方案由于超級(jí)電容器電壓均衡電路僅限制超級(jí)電容器端電壓在額定電壓值或以下，而且，通常不希望在額定電壓值以下有較大的漏電流，因此，實(shí)現(xiàn)超級(jí)電容器電壓均衡電路的基本要求為：端電壓達(dá)到設(shè)定值（穩(wěn)壓值）后，端電壓的微小變化將導(dǎo)致很大的端電流變化，即穩(wěn)壓二極管的反向擊穿特性，如，能承受較大的電流，穩(wěn)壓值應(yīng)是穩(wěn)定的，不隨時(shí)間、溫度及其他因素變化。

　　2無(wú)源元件解決方案通常兩個(gè)以上電容器串聯(lián)可以采用并聯(lián)電阻均壓方式，通常應(yīng)用于較高電壓的整流濾波，電路如，圖中C1=C2、R1=R2.由于電容器工作時(shí)有電源供電，電容的作用為濾波，故均壓電阻的電流與功耗可以接受，不會(huì)影響濾波作用，對(duì)于用于儲(chǔ)能的超級(jí)電容器，如果僅漏電流的差異，此法還可以，但對(duì)均衡高幅值充放電電流，則需阻值非常小的的均壓電阻，這個(gè)分壓電流將由超級(jí)電容器提供，使超級(jí)電容器儲(chǔ)能變低，在多只大容量超級(jí)電容器串聯(lián)時(shí)是不實(shí)用的方法。

　　超級(jí)電容器均壓電路的伏安特性按照上述基本要求，所設(shè)計(jì)的均壓電路的簡(jiǎn)要原理如，電路由R1、R2分壓電路、2'5V電壓基準(zhǔn)DZ、微功耗放大器A1和晶體管Q擴(kuò)流電路構(gòu)成。電路的伏安特性如。

　　基本原理為：當(dāng)超級(jí)電容器C上的電壓經(jīng)R1、R2分壓送到放大器A1的同相端，分壓值在2.5V以下時(shí)，放大器A1輸出低電位，Q不導(dǎo)通，均壓電路特性如的A段。隨著C上的電壓高于2.超級(jí)電容器的阻容均壓放大器的輸出電壓開(kāi)始上升（其上升速率取決于放用穩(wěn)壓二極管箝位或適當(dāng)數(shù)量普通整流二極管大器A1的益），擴(kuò)流晶體管Q的集電極電流隨串聯(lián)后并于超級(jí)電容器，如圖，。，在理論上可行但ubAk的輸出電壓上升而大均壓電下轉(zhuǎn)第22頁(yè)k控制律存在的充分條件，并將此條件轉(zhuǎn)化為迭代線(xiàn)性矩陣不等式的可解性。比較后給出了迭代線(xiàn)性矩陣不等式（ILMI）的算法。