超级电容充放电控制电路毕业设计
多模式超级电容充电电路设计.
论文题目：多模式超级电容充电电路设计专业：微电子学本科生：珏萱（签名）___________指导教师：师之授（签名）___________摘要超级电容是一种介于传统电容器与蓄电池之间新型储能设备，具有可快速充电、大容量、工作温度范围宽、节能环保、寿命长等优点。
因此各国都加大了对超级电容的研究力度，被广泛应用于消费电子、太阳能发电、后备电源等方面，尤其是在电动汽车领域的研究应用受到全球的广泛关注。
如何快速高效的给超级电容进行充电，成为了新的研究的热点，本论文结合相关研究结果对多模式充电电路的整体设计方案进行了分析和设计。
目前对超级电容进行充电的方式主要有恒流充电、恒功率充电、恒流转恒压充电、脉冲电流充电以及恒压充电等。
本论文结合国内外对超级电容充放电原理及特性的研究结果，设计了具有恒流、恒功率以及恒压三种组合转换模式的充电电路，硬件电路包括Buck变换电路、PWM波驱动控制电路、充电模式控制电路，在对超级电容进行充电的同时，通过采样电路，将采样信号反馈给控制电路，实现三种充电模式转换，这样可以有效的解决在单一充电模式下的不足之处，在一定程度上提高超级电容的充电效率。
对所设计的多模式充电电路的输出电流、输出电压等参数进行了测试，所得到的测试结果表明，多模式充电电路能够实现三种充电模式组合转换，达到预期的设计要求。
关键词：超级电容，Buck变换器，PWM，多模式充电Subject: Multi-Mode Super capacitor charging circuit designSpecialty: Microelectronics Science and EngineeringName: JueXuan (Signature) ___________ Instructor: ShiZhishou (Signature) ___________ABSTRACTSuper capacitor is a range of new energy storage device between conventional capacitors and batteries, it has a fast charge, high-capacity, wide operating temperature range, energy saving, long life advantages. So countries have increased the research efforts of the super capacitor, it is widely used in consumer electronics, solar power, backup power and other aspects, especially all around the world is concerned about the field of electric vehicles application widely. How to quickly and efficiently charge the super capacitor, has become a new focus of research, this article combines research results on the multi-mode charging circuit design scheme and design are analyzed.Currently the super capacitor is charged mainly constant current charging mode, constant power charge, the constant flow of constant voltage charging, pulse current charging and constant voltage charging. Currently the super capacitor is charged mainly constant current charging mode, constant power charge, the constant flow of constant voltage charging, pulse current charging and constant voltage charging. Hardware circuit includes a Buck conversion circuit, PWM wave drive control circuit, the charging mode control circuit, At the same time the super capacitor is charged, by sampling circuit, the sampling signal back to the control circuit, converting three charge modes, which can effectively solve the shortcomings in a single charging mode, to some extent, improve the super capacitor charging efficiency.The design of multi-mode charging circuit output current, output voltage and other parameters were tested, the test Results show that the multi-mode charging circuit can achieve three charging modes to convert combination to achieve the desired design requirements.Key words: super capacitance, buck converter, PWM, multi-mode charge目录第1章绪论 (5)1.1 超级电容的研究背景及意义 (5)1.2超级电容的研究现状及发展趋势 (5)1.3 超级电容充放电原理 (6)1.3.1双电层电容原理 (6)1.3.2法拉第准电容原理 (7)1.4超级电容的充电方式 (7)1.4.1恒流充电 (8)1.4.2 恒功率充电 (9)1.4.3 恒压充电 (9)1.5课题的研究内容 (10)第2章多模式超级电容充电电路设计方案 (11)2.1总体电路设计方案 (11)2.2主电路设计案 (11)2.2.1Buck变换器的组成 (11)2.2.2Buck变换器工作原理 (12)2.2.3 功率MOSFET工作原理 (12)2.2.4 功率二极管工作原理 (13)2.3多模式充电电路设计方案 (13)2.3.1 充电模式控制电路原理 (14)2.4PWM控制电路设计 (15)2.4.1TL494引脚配置及其功能 (15)2.4.2TL494外围电路的设计及原理 (16)2.5 放电欠压保护电路设计 (17)2.5.1 放电欠压保护电路工作原理 (17)2.5.2TL431功能介绍 (18)2.5.3LM2903功能介绍 (19)2.5.4NMOSFET工作原理 (20)2.6 本章小结 (20)第3章硬件电路参数设计 (21)3.1主电路器件参数设计 (21)3.1.1Buck变换器开关管的选择 (21)3.1.2Buck变换器储能电感的选择 (21)3.1.3Buck变换器滤波电容的选择 (22)3.1.4Buck变换器续流二极管的选择 (22)3.2PWM驱动电路器件参数设计 (22)3.3多模式充电电路器件参数设计 (24)3.3.1 恒流充电电路参数计算 (24)3.3.2 恒功率充电电路参数计算 (25)3.3.3 恒压充电电路参数计算 (25)3.3.4 放电欠压保护电路参数计算 (26)3.5 本章小结 (27)第4章电路调试与测试 (28)4.1TL494输出测试 (28)4.2 多模式充电电路输出测试 (31)4.2.1 恒流充电结果测试 (31)4.2.2 恒功率充电结果测试 (32)4.2.3 恒压充电结果测试 (33)4.2.2 放电欠压结果测试 (33)4.3 本章小结 (34)第5章结论与展望 (35)5.1 结论 (35)5.2 展望 (35)5.3 心得体会 (35)致谢 (37)参考文献 (38)附录 (39)附录一整体电路图 (39)附录二硬件测试环境 (41)第1章绪论1.1 超级电容的研究背景及意义随着经济的发展，人口数量持续增长，人们对能源的需求量日益增加，但是传统化石能源的不可再生性，使得传统化石能源消耗殆尽已成必然趋势。
超级电容充电电路开题报告
毕业设计（论文）开题报告题目超级电容的充电电路研究专业班级学生指导教师2015 年一、毕业设计(论文)课题来源、类型1、课题来源：超级电容充电技术的科学研究2、课题类型：实验仿真二、选题的目的及意义目的：通过本课题的设计，了解超级电容充电的基本工作原理，特点及发展概况，掌握对超级电容充电的分析方法，手段。
利用所学的专业知识分析掌握超级电容充电的基本工作原理和实际电路的组成部分，根据要实现的电动汽车的实际需求，设计电路的原理图和最初的电路图，并对所设计的电路的正确性和可行性进行仿真验证，结合验证结果对电路中的各项参数进行优化，以获得比较理想的实际工作电路。
同时，培养学生独立发现问题、分析问题和解决问题的能力。
意义：特斯拉掀起了电动汽车的高潮，不少人向往清洁时髦的新能源汽车要进入寻常百姓家，而混合动力电动汽车被认为是本世纪解决汽车面临的石油能源危机和环境污染问题的有效方案之一【1】。
超级电容非常适合用于制动过程中能量回收，而且成本较低【2】。
通过与传统蓄电池组成复合电源，在启动、加速等高功率下采用超级电容供电，可以延长蓄电池寿命【3】。
另外电动车除了价格的可接受外，解决随时随地的充电问题是才是棘手。
而建设电动车充电网络是一项庞大的事业，谁又能将充电变得像加油一样便捷？众所周知，电动车的能量源泉是蓄电池，电动车从蓄电池中吸取的平均功率较低，峰值功率却反而很大，又因为电动车的启动和停车相对汽车比较频繁，使得蓄电池的放电过程变化很大。
与电池相比，超级电容可以弥补燃料电池的比功率不足，提高电池的寿命，最大限度的回收制动能量等效果。
因此超级电容的充电技术得到了人们的更广泛研究。
三、本课题在国内外的研究状况及发展趋势目前, 世界各国争相研究、并越来越多地将其应用到电动车上. 超级电容已经成为电动车电源发展的新趋势【4-9】，而超级电容的充电技术是被认为解决电动车动力问题的最佳途径。
日本是将超级电容应用于混合动力电动汽车的先驱, 超级电容是近年来日本电动车动力系统开发中的重要领域之一. 本田的 FCX燃料电池-超级电容混合动力车是世界上最早实现商品化的燃料电池轿车, 该车已于 2002 年在日本和美国的加州上市。
超级电容快速充电电路设计
超级电容快速充电电路
设计
-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
LT3741 是一款固定频率、同步降压型 DC/DC 控制器，专为准确地调节高达 20A 的输出电流而设计。
平均电流模式控制器将在一个 0V 至 (V IN - 2V) 的宽输出电压范围内保持电感器电流调节作用。
已调电流由 CTRL 引脚上的一个模拟电压和一个外部检测电阻器来设定。
LT3741 运用了一种独特的拓扑结构，因而能够供应和吸收电流。
已调电压和过压保护功能电路利用一个连接在输出端和 FB 引脚之间的分压器来设定。
开关频率可通过一个外部电阻器或利用一个外部时钟信号在 200kHz 至 1MHz 的范围内进行设置。
超级电容充电电路设计
超级电容充电电路设计超级电容充电电路是一种常见的电子元件，它具有高容量、高能量密度和长寿命的特点，因此在许多领域得到广泛应用。
本文将介绍超级电容充电电路的设计原理和注意事项。
一、超级电容简介超级电容，也称为超级电容器或超级电容器，是一种具有高电容量和高能量密度的电子元件。
它的工作原理是利用电介质的电荷分离能力将电能存储起来，与传统的电解电容器相比，超级电容具有更高的电容量和更低的内阻，能够提供更高的存储能量和更大的放电电流。
二、超级电容充电电路设计原理超级电容充电电路设计的目的是将电源的电能稳定地输送到超级电容中进行储存。
以下是超级电容充电电路设计的几个关键原则：1. 电源选择：超级电容的充电电压范围通常在2.5V至3.6V之间，因此需要选择适合的电源供电。
常见的选择有锂电池、太阳能电池等。
2. 充电电流控制：超级电容的充电电流需要控制在合适的范围内，以避免过高的充电电流导致超级电容损坏。
可以通过电流限制电路或电流控制器来实现。
3. 充电电压监测：为了保证超级电容的安全和稳定，需要对充电电压进行实时监测和控制。
可以使用电压监测电路或电压控制器来实现。
4. 充电时间控制：超级电容的充电时间需要控制在合适的范围内，以保证充电效率和超级电容的寿命。
可以通过计时器或定时器来实现充电时间控制。
5. 温度控制：超级电容在高温环境下容易发生失效或损坏，因此需要进行温度控制。
可以通过温度传感器和温度控制回路来实现温度控制。
三、超级电容充电电路设计注意事项在设计超级电容充电电路时，需要注意以下几点：1. 选择合适的电源和电源电压。
电源的电压应该在超级电容的额定电压范围内，同时要保证电源的稳定性和可靠性。
2. 控制充电电流和充电电压。
充电电流不宜过大，以免损坏超级电容；充电电压需要实时监测和控制，以保证超级电容的安全和稳定。
3. 控制充电时间和温度。
充电时间应该控制在合适的范围内，以保证充电效率和超级电容的寿命；温度应该控制在适宜的范围内，以避免超级电容的失效或损坏。
毕业设计(论文)-超级电容器储能控制系统的研究[管理资料]
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超级电容器储能控制系统的研究摘要随着国民经济的发展和科技的进步，人民生活水平的不断提高，无论是工业、农业，还是商业，以及人民的日常生活都对电能质量提出了越来越高的要求。
于是，各种各样的电网补偿元件出现在实际生产中。
由于具有良好的性能，储能元件越来越受到人们的关注。
本文中对超级电容器的储能控制技术系统了研究。
超级电容器是一种新型的储能元件，具有储电能力强，功率密度高的优点，可以快速充放电，而且寿命长，充电反复次数高，是高效实用的储能元件。
文中首先对超级电容器出现的背景进行了说明，并且介绍了超级电容器的结构和原理，并对简单的储能控制技术进行研究。
然后，本文在上文理论基础上建立了简单的超级电容器储能控制系统，研究设计了其中各个模块的构成和作用。
最后，利用MATLAB对该系统的作用进行仿真，得出结论。
结果表明：超级电容器储能控制系统能够很好的提高和改善电网电能质量。
关键词：电能质量；超级电容器；储能控制系统；仿真目录1 绪论..................................................................... １问题的提出.............................................................. １电压质量及其重要性...................................................... １电压干扰的方面........................................................ ２电压质量问题的重要性.................................................. ４引起电压干扰的原因与解决办法............................................ ４引起电压干扰的原因.................................................... ５解决电压质量波动的措施................................................ ５储能设备的发展现状...................................................... ５本章小结................................................................ ６2 超级电容器简介........................................................... ７超级电容器的产生背景.................................................... ７超级电容器的原理及分类.................................................. ７超级电容器的特点........................................................ ８超级电容器的应用........................................................ ８本章小结................................................................ ９3 超级电容器储能系统结构及控制技术....................................... １０超级电容器的等效电路模型.............................................. １０超级电容器储能系统基本理论............................................ １０超级电容器储能控制系统主电路.......................................... １１整流单元的选择........................................................ １１逆变器的选择与控制.................................................... １３逆变器的选择........................................................ １３逆变器的控制方法.................................................... １４DSP控制系统........................................................... １６ ABC-DQ0坐标变换........................................................ １６本章小结.............................................................. １８4 SPWM控制技术.......................................................... １９PWM控制技术........................................................... １９SPWM调制方法.......................................................... １９采样型SPWM法......................................................... ２１自然采样法.......................................................... ２１规则采样法.......................................................... ２２SPWM波形的实现........................................................ ２４模拟调制方法........................................................ ２４ SPWM 芯片控制....................................................... ２４本章小结.............................................................. ２５5 超级电容控制系统的设计................................................. ２６超级电容器控制系统的主电路构成........................................ ２６功率主电路的设计...................................................... ２６DSP控制电路和抗干扰设计............................................. ２７ DSP控制电路的设计理论............................................. ２７ TMS320C5410芯片的基本介绍........................................... ２７ DSP控制电路设计..................................................... ３１..................................................................... ３５ DSP控制系统的抗干扰设计............................................. ３６PI控制器设计......................................................... ３７ PI控制器原理....................................................... ３７ PI调节器的参数整定.................................................. ３８本章小结.............................................................. ３９6 超级电容器控制系统仿真............................................... ４０仿真模型的建立........................................................ ４０滤波器的设计........................................................ ４０ PI控制器设计........................................................ ４１仿真数据.............................................................. ４１结果分析.............................................................. ４２本章小结.............................................................. ４２7 结论................................................................... ４３1 绪论问题的提出随着国民经济的发展和人民物质文化生活水平的不断提高，社会和人民生活对电力需求越来越大，这极大地促进了电力事业的发展，使电网不断扩大，与此同时，用户对供电质量和供电可靠性的要求越来越高，甚至连电源的瞬时中断也不能接受，任何微小的电力问题都会对社会造成无法估计的损失。
《超级电容储能控制系统研究与设计》
《超级电容储能控制系统研究与设计》篇一一、引言随着现代科技的不断发展，对储能技术的需求也日益增强。
其中，超级电容因其高效、快速充电与放电的特点，逐渐在电动汽车、电网调频等重要领域中得到广泛应用。
然而，超级电容储能的效率和安全性依赖于其控制系统，因此对超级电容储能控制系统的研究与设计变得尤为重要。
本文旨在研究超级电容储能控制系统的关键技术和设计思路，以提升超级电容的应用性能和安全性。
二、超级电容储能系统概述超级电容是一种新型的储能器件，其工作原理基于电化学双层电容和法拉第准电容效应。
相较于传统电池，超级电容具有充电速度快、循环寿命长、充放电效率高等优点。
然而，由于超级电容的电压和电流变化迅速，其管理系统的设计需要更精确的控制策略和算法。
三、超级电容储能控制系统研究1. 控制策略研究超级电容储能控制系统的核心是控制策略。
目前，常见的控制策略包括恒流充电、恒压充电、恒温控制等。
这些策略需要综合考虑超级电容的充放电特性、环境温度、负载变化等因素，以实现最优的能量管理。
此外，智能控制算法如模糊控制、神经网络控制等也被广泛应用于超级电容储能控制系统中，以提高系统的自适应性和鲁棒性。
2. 能量管理算法设计能量管理算法是超级电容储能控制系统的关键技术之一。
算法需要实现对超级电容的实时监控、状态评估、剩余能量预测等功能。
通过合理的能量管理算法，可以有效地提高超级电容的充放电效率，延长其使用寿命。
目前，常见的能量管理算法包括基于规则的算法、基于优化的算法和基于学习的算法等。
四、超级电容储能控制系统设计1. 硬件设计超级电容储能控制系统的硬件部分主要包括主控制器、传感器、执行器等。
主控制器负责接收传感器信号，根据控制策略和能量管理算法进行决策，并输出控制信号给执行器。
传感器用于实时监测超级电容的状态，如电压、电流、温度等。
执行器则负责实现主控制器的决策，如开关超级电容的充放电等。
2. 软件设计软件部分主要包括操作系统、控制算法、通信协议等。
电力电子技术中的电容器充放电电路设计
电力电子技术中的电容器充放电电路设计电力电子技术在现代电力系统中扮演着至关重要的角色。
而在这个领域中，电容器充放电电路的设计尤为重要。
电容器充放电电路可以用于能量的储存和释放，并在电力系统中实现各种功能。
本文将探讨电容器充放电电路的设计原理和方法，并通过案例分析展示其应用。
一、电容器充放电电路设计原理电容器是一种能够在两电极之间存储电能的设备。
当电容器充电时，电荷被储存在电容器的电场中，当电容器放电时，储存的电能被释放。
电容器充放电电路的设计目标是实现高效、稳定和可控的充放电过程。
在电容器充电过程中，需要注意充电电流和电容器电压之间的关系。
根据欧姆定律，充电电流与充电电压之间存在线性关系，充电电流随着时间的增长而减小。
而在电容器放电过程中，电流方向相反，放电电流随着时间的增长而增大。
为了实现高效率的充放电过程，电容器充放电电路设计需要考虑以下几个因素：1. 电容器的电压和电流要能够在设计范围内稳定工作。
2. 充电电路需要提供合适的电压和电流源。
3. 放电电路需要合理地处理电容器的能量释放。
二、电容器充放电电路的设计方法电容器充放电电路的设计需要根据具体的应用需求和电容器参数进行选择。
下面将介绍两种常见的电容器充放电电路设计方法。
1. RC电路RC电路是一种基本的电容器充放电电路。
它由一个电阻器和一个电容器组成。
在充电过程中，电容器通过电阻器充电，电压不断增加，当电压达到一定值后，电容器充电停止。
在放电过程中，电容器通过电阻器放电，电压逐渐降低。
RC电路的设计需要考虑电阻器和电容器的数值选择。
根据时间常数RC的大小，可以控制电容器的充放电速度。
较大的RC值将导致更慢的充放电过程，而较小的RC值将导致更快的过程。
2. 逆变器电路逆变器电路是一种能够将直流电能转换为交流电能的电路。
在逆变器电路中，电容器的充放电过程用于改变电压的波形，从而实现能量的转换和调节。
逆变器电路的设计需要考虑到电容器的容量和电阻器的数值选择。
《超级电容储能控制系统研究与设计》范文
《超级电容储能控制系统研究与设计》篇一一、引言随着科技的快速发展，电动汽车、能源互联网以及工业控制等众多领域对于电源的需求日趋增加。
对于此类领域的持续电力需求和日益加剧的能源短缺之间的矛盾，迫切地催生了众多新兴储能技术的研究。
其中，超级电容作为一种新型的储能元件，因其高功率密度、快速充放电、长寿命等优点，在储能领域中受到了广泛的关注。
本文旨在研究并设计一个超级电容储能控制系统，以期实现对能量的高效存储和稳定释放。
二、超级电容技术概述超级电容作为一种新兴的储能元件，拥有极快的充放电速度，良好的充放电循环稳定性，且具备较长的使用寿命。
其工作原理基于双电层理论，即通过电极表面吸附电荷的方式实现能量存储。
由于超级电容的这些优势，其被广泛应用于电动汽车、电力系统等领域。
三、超级电容储能控制系统的研究（一）系统架构设计超级电容储能控制系统主要由超级电容模块、控制单元、接口电路等部分组成。
其中，控制单元是整个系统的核心，负责接收外部指令，对超级电容模块进行充放电控制。
（二）充放电策略研究系统通过智能算法，根据实际应用场景，对充放电策略进行设计。
当需要大功率放电时，系统能快速地分配电量并保持稳定输出；当系统处于空闲状态时，则进行智能充电管理，以延长超级电容的使用寿命。
（三）安全保护措施为确保系统的稳定运行和延长使用寿命，系统设计了多重安全保护措施。
包括过充保护、过放保护、过流保护等，以防止因外部因素导致的系统损坏或性能下降。
四、超级电容储能控制系统的设计（一）硬件设计硬件设计主要包括超级电容模块的选择与连接、控制单元的电路设计以及接口电路的设计等。
其中，控制单元电路设计需考虑到电源管理、信号处理和通信等功能需求。
（二）软件设计软件设计包括系统算法的编写和程序的开发等。
其中算法部分需根据实际应用场景进行优化设计，确保系统在各种情况下都能实现高效稳定的运行。
同时，程序开发需考虑到系统的可扩展性和可维护性。
五、实验与结果分析（一）实验设置为验证所设计的超级电容储能控制系统的性能，我们进行了多组实验。
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摘要：超级电容是一种新型的储能元器件，它相比其它储能元器件有很多优势，比如比功率高、充电速度快、放电电流大、使用寿命长、不污染环境等。
其具有很大的发展前景，但由于超级电容个体电压不高，在实际应用过程中就需要将多个超级电容器串并联起来使用。
超级电容在充放电过程中，由于其参数存在离散型，即使是同一型号同一规格的超级电容器在其电压内阻、容量等参数上都存在一定的差异。
这样容易导致某些超级电容器过充或者过放，影响超级电容的使用寿命和系统的稳定性。
同时，超级电容器在充放电过程中，超级电容器电池组两端的电压会逐渐下降，尤其经过长时间大电流放电，电压下降明显，会直接影响负载的工作稳定性。
因此研究超级电容充放电控制电路对提高超级电容的使用寿命和系统稳定性十分重要。
本文主要对超级电容器电池组采取电压均衡和放电稳压就行设计研究。
超级电容器的充放电控制电路有恒压、恒流等。
放电稳压有稳压管稳压、三极管反馈稳压、集成芯片稳压等等方式。
联系到将超级电容用作后备电源，针对实际应用列出了详细的设计步骤和研究方案。
关键词: 超级电容电压均衡放电稳压1 绪论1.1 课题研究背景及意义1.1.1 课题研究背景当今社会由于石油、煤炭等传统能源日益枯竭，并且这些燃料燃烧对生态环境已经造成了严重的污染。
目前人们研究的层次还是局限于油、气混合动力燃料电池、化学电池的研究。
虽然其研究成果取得了一定的成就但是他们的缺点也日益暴露出来比如：使用寿命短、温度特性差、充放电速度慢、放电电流小、对环境仍有一定的污染等。
所以人们迫切希望能够找到一种绿色环保的储能装置代替传统的储能装置。
而超级电容器是上个世纪80年代初出现的新产品，是一种介于传统电容器和充电电池之间的新型储能器件。
它有其功率高、充电速度快、储存能量大、放电电流大、使用寿命长、免维护等优点。
随着便携式电气设备的普及，超级电容在电动汽车的研发、UPS电源、数码产品电源的发展获得了极大的应用。
1.1.2 课题研究意义超级电容器的单体电压不高，一般只有1V—4V，在实际的应用中通常根据需要将超级电容器串并联起来使用。
由于超级电容的离散性，即使是同一规格同一批次生产的超级电容器在其电压、内阻、容量等参数上都存在着差异性，这是由制造过程中工艺和材质不均和机械误差造成的。
而在使用中需要采用串并联的方式提高整体的输出电压和输出电流，由于这种差异性的存在如果直接给超级电容进行充电或者放电很容易造成超级电容的过充或者过放，进而缩短超级电容器的使用寿命，并且影响系统的稳定性。
所以研究超级电容的充放电控制电路对于推动超级电容的发展将起到很大的作用。
同样超级电容器的放电特性与普通电容器一样，随着放电时间的延长，其输出电压是随指数函数下降的，虽然超级电容的容量很大，电压压降幅度小，但微小的电压波动也会影响到整个系统的稳定性。
所以超级电容在放电时也要有稳压升压电路系统。
本次课题设计主要研究以上两个方面及超级电容的充放电控制电路。
1.2 超级电容介绍1.2.1 超级电容优点1.高功率应用超级电容的串联内阻非常低，因此可以应对在需要较大电流放电的环境。
这是其他电池不具备的优势。
2.超级电容的适用电压范围广目前的电池多数都是在很窄的电压范围内工作。
超出了电池的工作电压就不能够正常使用。
而超级电容的工作电压比较宽，可以面对更多的场合。
3.超级电容绿色环保，不发生化学反应，对环境不会造成污染。
4. 超级电容寿命长超级电容的电能存储为纯粹的物理变化，因此在电容的使用中，不存在物质的转换，保证了电容的长期使用可靠性，超级电容提供长达10万-50万次的使用寿命。
5. 超级电容维护和保养方便因超级电容可以低电压使用，所以可以将超级电容器放电至零伏，在存储中可以无电操作，大大降低了超级电容的维护和保养成本。
在带电使用过程中，只要保证在额定电压下工作，级别不需要做维护保养。
6. 超级电容适用温度范围宽超级电容有很好的温度适用性，可以在较低的温度正常使用。
乃至在-40度的情况下仍可正常使用，解决了多数电池在低温情况下失效的问题。
1.2.2 超级电容的发展现状21世纪，随着全球气候变暖，资源短缺，全世界很多国家都在开发新的绿色环保能源，而超级电容生产所用的材料普遍是绿色环保的。
因此超级电容作为一种新型的环保储能元器件正在被越来越多的国家所研究和生产。
超级电容器从诞生到现在，已经历了三十多年的发展历程。
目前，微型超级电容器在小型机械设备上得到广泛应用，例如电脑内存系统、照相机、音频设备和间歇性用电的辅助设施。
而大尺寸的柱状超级电容器则多被用于汽车领域和自然能源采集上，并可预见在该两大领域的未来市场上，超级电容器有着巨大的发展潜力。
国外研究超级电容器起步较早，技术相对比较成熟。
他们均把超级电容器项目作为国家级的重点研究和开发项目。
美国、日本、韩国等国家一直致力于开发高比功率和高比能量的超级电容器。
在超级电容器的研究中，许多工作都是开发在各种电解液中又叫高比能量的电极材料。
目前应用超级电容器的材料主要有碳基材料、金属氧化物及水合物材料和导电聚合物材料三种。
近几年来，由于看好超级电容的大好发展前景，中国一些公司也试探进入这一领域，并且已经具备了一定的技术研发实力。
1.2.3 造成超级电容不均压的影响因素在对串联超级电容电池组进行充电的过程中，由于各单体电容器之间存在的差异，会导致各电容充电速率不同，使得单体电容两端电压不均衡，最终导致电容过充过放，影响超级电容的寿命和电路的稳定性。
1.3 论文内容安排第一章：绪论部分，主要介绍了超级电容器的研究背景、课题研究意义，国内外超级电容的研究现状，影响超级电容的因素。
第二章：主要介绍了关于超级电容的相关知识，如超级电容的储能原理、特性参数、超级电容的优点，超级电容器的电压均衡的必要性。
第三章：主要研究了超级电容的电压均衡方案，并通过分析比较，选择适合本课题实际应用的电压均衡方法。
第四章：介绍了集中常用的输出电压稳压方法、稳压芯片介绍、结合本课题实际应用选择最佳的稳压电路。
第五章：超级电容器作为后备电源在路由器上的应用。
第六章：对超级电容器的充放电控制电路做个简要的总结。
2 超级电容器充放电控制原理2.1超级电容器储能原理超级电容主要由电极、电解液、集电极、隔离膜、连线极柱、密封材料和排气阀组成，电极的材料、制造技术，电解质的组成和隔离膜质量对超级电容器的性能有较大影响。
电解质的分解电压决定电容器的工作电压，而工作电压决定电容器的能量与输出功率，一般水溶液电解液分解电压约为1V，有机电解液约为3V；电极和电解液的材料通常决定着超级电容器的工作原理。
超级电容按储能机理主要分为三类（1）由碳电极和电解液界面上电荷分离产生的双电层电容；（2）采用金属氧化物作为电极，在电极表面和体相发生氧化还原反应而产生可逆化学吸附的法拉第电容；（3）由导电聚合物作为电极而发生氧化还原反应的电容。
由于双电层电容充放电纯属于物理过程，其循环次数高，充电过程快，但其所储的能量较小，在混和动力车辆的大容量需求下，通常将双电层电容和法拉第电容结合，制成不对称电极的混和超级电容。
图2-1 超级电容充放电示意图2.2 影响超级电容容量的因素造成超级电容器单体电压不均衡的因素主要有以下三个：1．电容量的差异超级电容器的电压u 、电流i 电量Q 以及容量W 满足以下关系式：dt duc i ⨯= (2-1)du c dt i Q ⨯=⨯= (2-2)221u c W ⨯⨯= (2-3) 从公式（2-1）可看出，如果电容单体之间的电容值存在差异，在恒定电流充电的条件下，电压的变化率是不同的，由公式（2-3）也可以看出，电容值越小的电容电压上升的速度越快。
而电容的容量与电压的平方成正比，所以电容值的差异会导致充电过程中各单体电容容量不一样。
2.等效串联阻抗（ESR ）超级电容器的等效串联阻抗（ESR ）是表征超级电容器性能的一个重要参数。
超级电容器的ESR 比传统电容器要大，而且反复利用其值会逐渐增大，这会导致单体电容器间的ESR 差异越来越明显，故在充放电时，ESR 大的电容将先于ESR 小的达到充放电结束，导致ESR 小的电容充放电不充分。
3．漏电流漏电流是表征超级电容器电荷保持能力的一项重要参数，漏电流大的超级电容器在静置一段时间后其保持的电荷量要明显低于漏电流小的电容器。
故在放电过程中，漏电流大的电容率先放点结束，而漏电流小的电容器则剩余了更多的电荷，放电过程比较缓慢。
但是在充电过程中，漏电流小的电容器会首先充满电。
通过以上分析可知，超级电容器单体存在某些参数上的差异，由于这些差异的存在会使超级电容在充放电过程中电压不均衡，如果超级电容器长时间在这种环境下工作，会大大的缩短其使用寿命。
因为电解液的挥发速度与超级电容的工作电压有关，工作电压越高，就会导致的更多的电解液参与反应，由此电解液的分解速度也加快，过快的反应会导致超级电容的等效阻抗和自放电率加大，电容容量下降，电容整体工作性能会下降，由此造成一系列恶性循环，所以对于串并联的超级电容器充放电电路来说，电压不均衡会严重限制超级电容防的应用，所以研究超级电容电压均衡方法很有必要。
2.3 超级电容器稳压均衡方案前面提过，串联超级电容器组在充放电过程中存在电压不均衡的问题。
常见的电压均衡方法主要可以归为能耗型和回馈型两大类。
稳压管均衡法和开关电阻法属于能耗型电压均衡方法，而DCDC变换器法、变压器法、飞度电容法属于回馈型电压均衡法。
能耗型电压均衡方法的基本原理是将电压较高的单体电容部分以热量或者其他形式能量消耗掉，从而降低其充电速率。
这种方法具有电路简单、易于控制、成本低等优点；缺点是元器件发热量大、能量损耗严重，均衡效率低。
这种方法适用于充电功率小的场合使用。
回馈型电压均衡方法能够很好地解决能耗型均衡法费能量的缺点，其基本核心是通过能量变换器将单体之间的偏差能量馈赠回送电容器组或组中某些电压较低的单体，从而在不消耗能量的前提下实现了电压的动态平衡。
由于不消耗能量，此种方法不存在发热的问题，且均衡速度快、均衡效率高，但同样具有电路控制复杂、成本较高等因素限制。
2.4 超级电容器充放电特性分析2.4.1 电压特性分析超级电容使用寿命长，理论上可以无限次充放电，其存储的电荷和能量可以通过检测电压值的方式近似确定，判断超级电容是否充满非常方便，所以超级电容器的充电控制可借鉴传统蓄电池的充电方式，也可通过大脉冲电流对其进行快速充电，目前对超级电容最常用的充放电方式为恒流充电。
2.4.2 超级电容器恒流充电特性分析等效电路模型超级电容的储能原理基于多孔材料“电极/溶液”界面的双电层结构，从阻抗角度分析，参考S.A.Hashmi等人的模拟电路，等效电路为一般的RC电路。