[發明專利]一種超級電容的雙向電流電壓可調的充放電系統

無效

• 申請號: 201410186935.3
• 申請日: 2014-05-05
• 公開（公告）號: CN103928966A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 韓煒;付成偉;閆文龍
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 張景林;王恩遠

1.一種超級電容的電流電壓可調的雙向充放電系統，其特征在于：具有U1和U2雙端口，并由四個各自并聯與自身導通方向相反二極管的IGBT模塊Q1、Q2、Q3、Q4，兩個雙單元IGBT驅動模塊D1、D2，一個蓄流電感L1，兩個中間儲能電容C1、C2，兩個電壓采集模塊Vm1、Vm2，兩個電流采集模塊Cm1、Cm2和一個微處理器M1組成；

在U1的正極端和U2的正極端間依次串聯有第一電流采集模塊Cm1，集電極端與第一電流采集模塊Cm1后端相連接、發射極端與蓄流電感L1前端相連接的第一IGBT模塊Q1，蓄流電感L1，發射極端與蓄流電感L1后端相連接、集電極端與第二電流采集模塊Cm2前端相連接的第二IGBT模塊Q2，第二電流采集模塊Cm2；第一電壓采集模塊Vm1和第一中間蓄能電容C1并聯，該并聯電路的一端接在第一IGBT模塊Q1的集電極端，另一端接在U1的負極端；第二中間蓄能電容C2和第二電壓采集模塊Vm2并聯，該并聯電路的一端接在第二IGBT模塊的集電極端，另一端接在U2的負極端；第三IGBT模塊Q3的集電極端接在第一IGBT模塊Q1的發射極端，其發射極端接在U1的負極端；第四IGBT模塊Q4的集電極端接在第二IGBT模塊Q2的發射極端，其發射極端接在U2負極端；微處理器M1通過第一IGBT驅動控制模塊D1與第一IGBT模塊Q1和第三IGBT模塊Q3的門極端連接，通過第二IGBT驅動控制模塊D2與第二IGBT模塊Q2和第四IGBT模塊Q4的門極端連接；同時，微處理器M1直接接收來自第一電流采集模塊Vm1、第二電流采集模塊Vm2、第一電壓采集模塊Vm1、第二電壓采集模塊Vm2的電流和電壓信號；在微處理器M1的作用下，通過四個IGBT的開關動作實現雙向升壓與降壓，對超級電容的輸入和輸出的電流電壓進行定向的控制。

2.如權利要求1所述的一種超級電容的電流電壓可調的雙向充放電系統，其特征在于：將U1端作為充電電源輸入端，U2端作為超級電容接入端；當U1電壓高于U2電壓時，微處理器M1僅對模塊Q1進行脈沖寬度調制的閉合和斷開控制，而對模塊Q2、Q3、Q4則給出斷開信號控制，此時模塊Q2、Q3、Q4的作用相當于一個二極管；當Q1閉合時系統，模塊Q1的作用相當于導線，電路中蓄流電感L1處于儲能階段，U1端為蓄流電感L1和中間儲能電容C2提供能量，進而為U2端供電；當Q1斷開時，模塊Q1的作用相當于二極管，此時電路中蓄流電感L1釋放能量，為中間儲能電容C2補償能量，進而為U2端供電；系統電路的狀態為由U1到U2的BUCK降壓電路；通過輸入端和輸出端的電壓和電流采集與對比，由微處理器M1根據反饋的信息進行邏輯運算，進而改變Q1控制信號的調制頻率和導通脈沖寬度來控制BUCK電路的降壓比例，進而控制輸出端的電壓和電流，實現對超級電容進行恒流的充電。

3.如權利要求1所述的一種超級電容的電流電壓可調的雙向充放電系統，其特征在于：當U1端電壓低于U2端電壓或U1端電壓不足以維持恒流狀態充電時，在微處理器M1的控制下閉合Q1，此時Q1的作用相當于導線；對Q2和Q3給出斷開信號控制，此時Q2和Q3的作用相當于一個二極管，對Q4進行導通脈沖寬度調制的閉合和斷開控制；當Q4閉合時，Q4的作用相當于導線，此時U1端為蓄流電感L1提供能量，U2端的供電完全由中間儲能電容C2提供；當Q4斷開時，Q4的作用相當于二極管，此時電路中蓄流電感L1釋放能量，U1端電源與蓄流電感L1同時為中間儲能電容C2提供能量，進而為U2端供電；系統電路的狀態為由U1到U2的BOOST升壓電路；通過輸入端和輸出端的電壓電流采集與對比，由微處理器M1根據反饋的信息進行邏輯運算，進而改變Q4控制信號的調制頻率和導通脈沖寬度來控制BOOST電路的升壓比例，進而控制輸出端的電壓和電流，實現對超級電容進行恒流的充電。