[发明专利]串联超级电容器模组均压模块及均压装置

说明书

技术领域

本发明涉及超级电容器技术领域，尤其涉及的是一种串联超级电容器模组均压模块以及由均压模块构成的均压装置。

背景技术

超级电容器是一种新型高能量密度的储能器件，它兼有常规电容器功率密度大、 充电电池比能量高的优点，可快速充放电而且寿命长，在电动汽车、应急电源和电力自动化设备领域有着良好的应用前景

超级电容器单体的电压较低，一般不超过2.7V，为了满足电压等级的需要，通常将多个超级电容器通过串联的方式组成模组工作。但是因为单体超级电容器之间的参数离散性导致了其串联工作时电压不均衡，严重的影响了模组的寿命和稳定性，因此，串联超级电容器的均压技术是其模块化技术中间的关键一环。

发明内容

技术问题： 本发明的目的在于提供一种串联超级电容器模组均压模块以及由均压模块构成的均压装置。

技术方案： 本发明的串联超级电容器模组均压模块包括开关器件、高频变压器、整流二极管、稳压电容、反馈二极管和控制电路，其中：

所述高频变压器由一次侧绕组和二次侧绕组组成，控制电路包括电压检测接口和开关器件驱动接口；

所述高频变压器一次侧绕组同名端与串联超级电容器模组中的单体超级电容器正极连接，异名端与开关器件的漏极D连接，开关器件的源极S与单体超级电容器负极连接，控制电路的电压检测接口与单体超级电容器并联，控制电路的驱动接口与开关器件的控制极G连接，高频变压器二次侧绕组通过整流二极管与稳压电容及反馈二极管并联。

所述的开关器件为电力场效应管MOSFET、电力晶体管GTR或绝缘栅双极晶体管IGBT的半导体开关管；所述的整流二极管和反馈二极管为肖特基二极管或超快恢复二极管。

所述高频变压器的变比为1：K，其中1<K<N，N为串联超级电容器模组中单体超级电容器数量，K越大，均压速度越快。

稳压电容用于在高频变压器二次侧绕组输出端建立电压。

本发明的串联超级电容器模组均压模块构成的超级电容器均压装置中，串联超级电容器模组中的每一个单体超级电容器与该装置中的一个均压模块并联；串联超级电容器模组中的某只单体超级电容器并联均压模块中，反馈二极管的阳极连接在与该单体超级电容器负极相连的单体超级电容器并联均压模块的反馈二极管的阴极上，反馈二极管的阴极连接在与该单体超级电容器正极相连的单体超级电容器并联均压模块的反馈二极管的阳极上。

串联超级电容器模组中第一只单体超级电容器并联均压模块中的反馈二极管的阴极再接入充电回路。

有益效果： 使用本专利公开的串联电容器模组均压模块以及由均压模块构成的均压装置，可以在串联超级电容器模组充电过程中以及静置状态下，通过能量从达到电压阈值的超级电容器向未达到电压阈值的超级电容器的转移，使模组中的各只单体超级电容器电压均衡，避免模组过压对超级电容器的损害，以及模组欠压造成的能量利用率不足。

附图说明

图1是由n只超级电容器以及对应均压模块组成的串联模组拓扑结构图。

其中有：开关器件SW、高频变压器T、整流二极管D_c、稳压电容C_t、反馈二极管D_f、控制电路C、单体超级电容器C_n、第一只单体超级电容器C₁。

具体实施方式

本发明公开了一种串联超级电容器模组均压模块，包括开关器件、高频变压器、整流二极管、稳压电容、反馈二极管和控制电路，其中：

所述高频变压器由一次侧绕组和二次侧绕组组成，控制电路包括电压检测接口和开关器件驱动接口；

所述高频变压器一次侧绕组同名端与串联超级电容器模组中的单体超级电容器正极连接，异名端与开关器件的漏极D连接，开关器件的源极S与单体超级电容器负极连接，控制电路的电压检测接口与单体超级电容器并联，控制电路的驱动接口与开关器件的控制极G连接，高频变压器二次侧绕组通过整流二极管与稳压电容及反馈二极管并联。

所述的开关器件为电力场效应管MOSFET、电力晶体管GTR或绝缘栅双极晶体管IGBT的半导体开关管；所述的整流二极管和反馈二极管为肖特基二极管或超快恢复二极管。