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摘 要

伴随着电力系统的快速发展，超级电容扮演了越来越重要的角色。超级电容器是一种新型绿色储能器件，具有比功率高、充电速度快、循环使用寿命长、对环境无污染等优点,具有很广阔的发展前景。

超级电容器也称为电双层电容器、超级电容储能没有化学反应的设备存储电能。超级电容器储能系统受到很多影响最重要的一个因素,是细胞的不平衡。没有平衡系统,单独的电池电压时间会有所不同，超级电容器容量将会很快下降。那将导致总能量存储系统的失败。因此保存细胞平衡电池寿命有重要作用。

为了开展超级电容的研究，了解超级电容充放电的特性，我利用Matlab∕simulink建立了超级电容充放电模型，从而对超级电容进行研究。

本文首先对超级电容进行了介绍；并分析了超级电容的原理和发展趋势。建立了超级电容充放电模型，并且利用Matlab/Simulink软件建立系统模型，对其进行仿真；最后对超级电容的发展进行了展望。

关键词：超级电容 充放电模型 发展趋势 细胞平衡

Study on super capacitor charge and discharge control

Abstract

With the rapid development of the power system, the super capacitor plays an increasingly important role. The super capacitor is a new type of green energy storage device, has high specific power, fast charging, recycling use of the advantages of long service life, no pollution to the environment, has very broad prospects for development.

The super capacitor is also known as the equipment storage electric double layer capacitor, super capacitor energy storage no energy of chemical reaction. The super capacitor energy storage system is influenced by many a factor affectingthe most important, is the imbalance of cell. No balance system, the battery voltage time alone will be different, the super capacitor capacity will soon fall. It will lead to the failure of the total energy storage system. So the preservation ofcells plays an important role in the balance of battery life.

In order to study the super capacitor, understand the characteristics of supercapacitor charging and discharging, I built a super capacitor charge / dischargemodel by using Matlab / Simulink, which conducts the research to the super capacitor.

This paper firstly introduces the super capacitor; and analyzes the principle anddevelopment trend of super capacitor. The super capacitor charge and discharge model, and establishes the system model by using Matlab/Simulink software, the simulation; finally the development of super capacitor were discussed.

Key Words: The super capacitor Charge and discharge model The development trend of Cell balancing

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1研究超级电容的背景 1

1.2 超级电容发展的进展 1

1.3 超级电容的热点与不足 1

第二章 预备知识 3

2.1 电能储存 3

2.2 超级电容器的优点 3

2.3 超级电容器的缺点 4

2. 4 超级电容器应用的领域 4

2.5 使用超级电容器注意事项 5

2.6 Matlab/Simulink软件仿真的优点 6

第三章 超级电容的研究 8

3.1 超级电容的基本结构 8

3.1.2超级电容器的结构 8

3.2 超级电容的原理和发展趋势 9

3.2.1 基本原理 9

3.2.2 超级电容的技术发展趋势 12

3.3 超级电容在混合电动汽车中的运用 13

3.3.1简介 13

3.3.2 均衡方案 14

第四章 超级电容充放电研究 17

4.1 均压控制原理 17

4.2 DC/DC主电路及控制方式 19

4.3 仿真分析 23

第五章 建立超级电容充放电模型 25

5.1 Simulink介绍 25

5.2利用Matlab/Simulink软件建立系统模型，并对其进行仿真 26

5.2.1超级电容的等效电路 26

5.2.2超级电容的数学模型 28

5.2.3超级电容的simulink模型 29

5.2.4超级电容simulink模型的仿真 30

5.3对未来进行展望 31

结语 33

参考文献 34

致谢 36

第一章 绪论

1.1研究超级电容的背景

超级电容器储能系统由于石油资源日趋短缺，并且燃烧石油的内燃机尾气排放对环境的污染越来越严重（尤其是在大、中城市），人们都在研究替代内燃机的新型能源装置。已经进行混合动力、燃料电池、化学电池产品及应用的研究与开发，取得了一定的成效。

但是由于它们固有的使用寿命短、温度特性差、化学电池污染环境、系统复杂、造价高昂等致命弱点，一直没有很好的解决办法。而超级电容器以其优异的特性扬长避短，可以部分或全部替代传统的化学电池用于车辆的牵引电源和启动能源，并且具有比传统的化学电池更加广泛的用途。

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