分析超级电容器储能系统充放电控制对策

实验研究
超级电容器是一种介于传统电容器和蓄电池之间的一种储能装置，在实际应用中的优势比较突出，受到广泛的关注。

现阶段，对高级电容器的研究在持续性深入，而随着研究的加深发现超级电容器储能系统在充放电的过程中会存在不稳定等情况，如果此种情况得不到很好的控制，超级电容器的利用价值会大打折扣，所以对超级电容器储能系统充放电控制对策做分析讨论现实价值显著。

1 超级电容器充电特性分析
对超级电容器的充电特性分析，具有重要的价值。

从资料研究可知，超级电容器的充放电过程属于可逆的物理过程。

充电工作中看，数分钟甚至是数秒钟的时间，电量可以达到额定电容的90%以上。

正是因为超级电容器的充电具有快速型特点，所以目前的研究人员正在积极的对其进行研究，旨在将其应用到手机领域。

超级电容器的应用模型比较多，而利用最为突出的是经典等效模型。

其他的形式，比如传输线性、频域型等模型在实际仿真中比较困难，其利用受到了限制。

对超级电容器做具体的分析可知其单电压比较低，在实际应用中，其主要的应用形式为串并联形式，此形式的利用能够有效的增加端电压以及总体的容量。

比较常见的充电均压形式来讲，主要有开关电阻法、稳压管法等等。

在实践中，一种全新的均压方式正在被利用和推广，这种方式有效的利用超级电容器本身损耗低、动态响应快以及功率密度低等显著优势，在具体的操作中利用单体电容的相互作用实现的均压[1]。

在均衡条件下，各单体电容电压的稳定性显著，而且均衡电路能够在很短时间内对个单体容量不同、初始电压不同的超级电容器组实现均压，而且整个过程的原理比较的简单。

在均压的过程中，附加能量耗损以及额外均压元件情况均没有出现。

能够快速的达到理想的状态。

超级电容器的充电特性分析对了解超级电容器的具体特征有重要的意义，而且充电效果的好坏与超级电容器的具体价值发挥有显著的作用，利用资料分析研究超级电容器在充电方面的突出特点，做超级电容器充放电控制的时候，具体的控制对策采取会更具针对性。

2 基于PI调节的Boost升压电路
超级电容器和传统的电容器相比有着类似的放电规律，即当实现外接负载的时候，端电压的下降会呈现指数形式。

为了保证负载长期在正常的工作状态下运行，需要对外接负载端的电压进行稳定。

超级电容器组有着更低的额定电压，正常的需要难以满足，在实践中为了使超级电容器的工作状态维持正常，需要建立基于PI调节的Boost升压电路，实现直流电的稳定升压输出。

超级电容器的稳压输出控制电路需要做合理设计，从具体的电路分析主要的构成元件有：超级电容器元件、Boost升压电路和PI控制器。

对该电路的具体工作过程做分析可知，电路运行的基本流程为：负载端的电压被作为负反馈。

利用电压采集器采集电压之后比较与基准电压的具体误差，然后在经过PI调解和载波信号对需要的PWM波进行调制，这样可以实现对MOS管通断的动态控制，进而实现电压的稳定输出[2]。

对整体电路的运行做分析发现PI参数调节是其中比较核心的内容，需要对这部分内容做分析强化。

在PI参数计算中并没有一种比较完美的计算公式，而且现有的计算公式具有比较突出的复杂性，所以利用其计算的PI参数也不能够在电路当中做直接引用，所以需要利用手动调节的方式进行PI参数的调整，其具体的步骤如下。

（1）基于负反馈控制理论，将输出信号最为负反馈，这样，最终获得的误差值=基准值-输出值。

基于此方法进行误差值的计算，误差值的可靠性会更加的突出。

（2）对比例系数进行确定，然后将控制转变为纯比例控制，在转变的过程中，可以实现由0的逐步增大，当系统出现震荡的时候停止调整。

此时在对比例系数进行缩小，当震荡消失的时候操作结束，需要注意的是，震荡消失时的比例系数需要做好记录。

（3）利用相同的方法将事件系数进行确定，首先是需要设置一个比较大的时间系数，然后逐步的进行系数缩小，直到震荡出现。

之后在逐渐的进行时间系数的增大，直到震荡消失，记录消失时间的时间系数。

（4）将获得的具体参数带入到电路当中进行调整，当电路满足具体要求的
分析超级电容器储能系统充放电控制对策
冼智锦，曾庆松
（南宁学院，广西南宁，530200）
摘要：超级电容器的现实应用效果与其储能系统的充放电控制有显著的关系，如果充放电的控制工作表现不够突出，超级电容器的具体利用价值也会大打折扣，所以从超级电容器的现实应用价值角度做考虑，强调其储能系统的充放电控制分析与研究有突出的现实价值。

文章对超级电容器储能系统充放电控制做具体的总结，旨在研究有效且合理的控制对策，从而指导实践工作。

关键词：超级电容器；储能系统；充放电；控制对策
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92 | 电子制作 2019年10月
从现实分析来看，利用单片机进行控制，并借助逆变A/D 转换模块可以实现超级电容器直流电向交流电的转换，并实现所有含电量的可视化显示。

对现阶段利用的逆变模快做分析可知其主要包括了以
下部分：单项全桥逆变电路、驱动电路、LC 滤波电路。

就具体的模块组成部分功能分析来看，驱动电路的主要利用是为了实现单片机端口输出信号的放大，从而保证逆变电路当
中MOS 管的顺利导通。

LC 滤波电路的应用主要目的是做多余的谐波滤除，交流波形的输出会更加的理想。

在实践中，MOS 管通断所需要的PWM 信号的生成主要由单片机的计
数器进行控制。

借助计数器可以实现对采样频率和波形周期的控制，可以利用中断溢出的方式进行编程。

在充放电的过程中，A/D 转换模块需要利用芯片结构，
当作为A/D 转换器使用的时候，该芯片可以实现0—5V 模拟量的输入，该输入量会对应出255—0的数字量输出。

对
综上所述，超级电容器在目前的社会生活中利用十分
的广泛，尤其是随着电动汽车以及其他电子产品的广泛利用，如果储能系统的充放电能够保证平稳，其在现实中的积极作用发挥会更加显著，对储能系统的充放电做综合性控制现实意义显著。

文章对超级电容器的储能系统充电特性和放电特性做了具体的分析，并就储能系统稳定运行的电路构造等进行研究，目的是为储能系统充放电控制策略的具体实施
提供参考，保证超级电容器的现实利用价值。

参考文献
＊ [1]佚名.使用自动启动/停止系统来控制车辆中的超级电容器充放电的系统和方法:,CN106351750A[P].2017.
＊ [2]李方辉,于海生.光伏超级电容储能系统充放电的哈密顿控制[J].青岛大学学报(工程技术版),2018,33(2):12-16.（上接第85页）
道控制程序、温度测量程序、显示与声光报警程序、蓝牙通讯程序等。

系统软件的主体部分为各个通道超声波信号的发送与
接收，并根据传输时间差计算距离，每个通道的实现方式完全一致，一个通道完成后切换到另一个通道，并依此循环。

每个通道的实现过程为：启动距离测量时，定时器中断服务程序通过单片机的PB8引脚输出6-10个频率为40kHz 的脉冲信号，同时启动计时，经过一段时间的延时后，使能PB9引脚的外部输入中断，当回波信号接收处理电路接收到回波信号时，产生的下降沿信号便触发PB9引脚的外部输入中断，在外部输入中断服务程序中停止计时，获取环境
温度并进行距离计算，系统软件流程图如图6所示。

4 结语
本文设计的基于STM32的多通道超声波测距系统结构
简单，经济可靠，温度测量和高放大倍数高Q 值的滤波放大
电路保证了测量精度，可实时检测与障碍物的距离，并能监测到多个方位的障碍物情况，实现了汽车倒车雷达的功能。

参考文献
＊ [1]张和生,宋明耀.提高超声测距精度的设计[J].电子产品世界, 2004(7A):87-89.
＊ [2]张新.一种倒车防撞预警系统电路设计[J].中国科技信息, 2018, No.587(15):73-74.＊ [3]韩韧,金永威,王强.基于STM32和超声波测距的倒车雷达预警系统设计[J].传感器与微系统,2016,35(4):63-66.。