超級(jí)電容器作為一種新型的儲(chǔ)能元件,，因其具有高功率密度,、高充放電速度、長(zhǎng)循環(huán)壽命,、工作溫度范圍寬,、無(wú)污染的優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)超級(jí)電容在電動(dòng)汽車(chē)和電力系統(tǒng)等場(chǎng)合得到了廣泛應(yīng)用,?？墒怯捎诔?jí)電容器單體電壓低，實(shí)際應(yīng)用時(shí)需要將多個(gè)超級(jí)電容器串聯(lián)組合使用才能滿(mǎn)足設(shè)備的要求,，由于超級(jí)電容的參數(shù)的分散性,，在充放電過(guò)程中導(dǎo)致電容器的工作電壓不平衡，嚴(yán)重影響了串聯(lián)電容器組的安全運(yùn)行,，為了使串聯(lián)電容器組能安全運(yùn)行,，必須使用電壓均衡電路消除電容器在充放電過(guò)程中電壓不均的影響。傳統(tǒng)的均壓電路采用多個(gè)獨(dú)立的雙向DC-DC變換器[1],，例如采用Buck-Boost變換器和開(kāi)關(guān)電容變換器,，開(kāi)關(guān)的數(shù)量隨著串聯(lián)電容器數(shù)量的增加而增加，因而電路的復(fù)雜性增加, 成本隨之增加,，導(dǎo)致可靠性降低,；參考文獻(xiàn)[2-4]采用多繞組變壓器實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能單元的自動(dòng)均衡，但多繞組變壓器制作困難,，在許多儲(chǔ)能單元場(chǎng)合下很難得到擴(kuò)展應(yīng)用,。針對(duì)上述各種方法存在的問(wèn)題，提出了利用串聯(lián)諧振逆變器和電壓倍增器來(lái)轉(zhuǎn)移超級(jí)電容中能量,、從而實(shí)現(xiàn)超級(jí)電容組電壓均衡的方案,。

1 電路結(jié)構(gòu)
    圖1為本文提出的新型電壓均衡電路圖，為便于分析,，給出了4個(gè)超級(jí)電容器串聯(lián)的情況[5-6],，電路由串聯(lián)諧振逆變電路和電壓倍增器二部分組成，其中串聯(lián)諧振逆變電路由開(kāi)關(guān)管Sa和Sb,、1個(gè)諧振電感Lr和諧振電容Cr及一個(gè)變壓器組成,，電壓倍增器由耦合電容C1～C4、二極管D1～D8和超級(jí)電容SC1～SC4組成,。串聯(lián)諧振逆變器由串聯(lián)電容器組提供能量,，然后將能量轉(zhuǎn)移到電壓倍增器中,，電壓倍增器將能量重新分配到各個(gè)超級(jí)電容中，在能量被重新分配到各個(gè)超級(jí)電容中時(shí),，單個(gè)超級(jí)電容的電壓實(shí)現(xiàn)了均壓,。

2 工作原理
2.1 串聯(lián)諧振逆變器
    變壓器的匝數(shù)比設(shè)為K，開(kāi)關(guān)管Sa和Sb以接近50％的占空比互補(bǔ)導(dǎo)通,，4個(gè)超級(jí)電容SC1,、SC2、SC3,、SC4的電容容量分別為C1,、C2、C3,、C4,，端電壓分別為V1、V2,、V3,、V4，二極管壓降為VD,，圖2所示為均衡電路DCM下工作的理論波形,，工作過(guò)程共分為6個(gè)狀態(tài)。

    圖5所示為電容器組在均壓電路工作時(shí)的各單體電壓波形圖,。在開(kāi)始工作時(shí),，由于電壓倍增器提供能量電容器組充電,使得電容器組中最低的單體電壓V1升高。與此同時(shí),由于電容器組要向串聯(lián)諧振電路放電,，故電容器組中的其他電容的電壓V2,、V3、V4將降低,。隨著能量的重新分配,，使得電容器組中各個(gè)電容單體實(shí)現(xiàn)均壓,均壓后超級(jí)電容的平均值略有下降。這是由于電壓倍增器中二極管有管壓降,，損失了一部分能量,，從而使得平均值降低。因此在利用該電路進(jìn)行均壓時(shí),，一旦達(dá)到均衡精度,，就要切除均壓電路，避免能量損耗,。

    本文提出了一種利用串聯(lián)諧振逆變器及電壓倍增器來(lái)實(shí)現(xiàn)超級(jí)電容均壓的新方法,，分析了該方法的基本原理，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的可行性,。該方法最大的特點(diǎn)是利用串聯(lián)諧振逆變電路在功率變換器斷續(xù)工作情況下能輸出近似恒定的電流,，電容器組中的電流不需要反饋回路就能得到限制,。由于沒(méi)有了電壓檢測(cè)電路和復(fù)雜的控制電路及反饋電路,，因而使均壓電路得到了簡(jiǎn)化,，另外均壓電路中的主要器件都實(shí)現(xiàn)了軟開(kāi)關(guān)，從而最大限度地減小了均壓電路能量損耗,。
參考文獻(xiàn)
[1] RUFER A,，BARRADE P.A supercapacitor based energy storage system for elevators with soft commutated interface[J]. Industry Applications IEEE，2002,，38(5)：1151-1159.
[2] KUTKUT N H,，DIVAN D M．Dynamic equalization techniques  for series batery stacks[C]．IEEE Telecommunications Energy  Conference，Boston,，1996．
[3] 文東國(guó),，張逸成，梁海泉．一種快速低損耗超級(jí)電容均壓策略的研究[J]．電力電子技術(shù),，2008,，24(9)：65-67．
[4] S．博爾茨，M．戈特詹博杰,，R 克諾爾,，等．用于對(duì)串聯(lián)連接的儲(chǔ)能器進(jìn)行電荷補(bǔ)償?shù)难b置和方法[P].[200580021643]．2007．
[5] 李海冬，唐西勝,，齊智平．一種低損耗的超級(jí)電容器電壓均衡電路的應(yīng)用設(shè)計(jì)[J]．電氣應(yīng)用,，2007，26(2)：54-58．
[6] 祁新春,，李海冬,，齊智平．雙電層電容器電壓均衡技術(shù)綜述[J]．高電壓技術(shù)，2008,，34(2)：293．297．
[7] 楊威,，楊世彥，黃軍.超級(jí)電容器組均衡充電系統(tǒng)[J]．電工技術(shù)學(xué)報(bào),，2007,，22(10)：123-126．
[8] 許愛(ài)國(guó)，謝少軍,，劉小寶.串聯(lián)電容器動(dòng)態(tài)電壓均衡技術(shù)研究[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),，2010，30（12）：111-116.
[9] 張丹丹,，羅曼,，陳晨，等.超級(jí)電容器電池復(fù)合脈沖電源系統(tǒng)的試驗(yàn)研究[J]．中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),，2007,，27(30)：26-31．