超級電容器串聯(lián)應(yīng)用中的均壓問題及解決方案孟麗囡，陳永真，寧武（遼寧工學(xué)院信息科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧錦州121001）方法及存在的問題，提出了具有使用價值的有源電壓均衡電路，并給出實驗結(jié)果。實驗結(jié)果表明，超級電容器電壓均衡電路是在超級電容器串聯(lián)使用時均衡超級電容器單體電壓的有效方法。
在超級電容器的應(yīng)用中，由于其額定電壓很低（不到3V），常需要大量的串聯(lián)。又由于經(jīng)常需要大電流充放電，因此串聯(lián)中的各個單體電容器上電壓是否一致是至關(guān)重要的。如果不采取必要的均壓措施，會引起各個單體電容器上電壓差別較大，嚴(yán)重影響超級電容器的性能和壽命。本文對影響均壓的各種因素進行了分析，并提出了行之有效的解決方案。
1影響均壓的因素1-1容量的偏差對電容器組的影響通常超級電容器容量偏差為-10%+30%.當(dāng)電容器組中出現(xiàn)容量偏差較大時，在充電時容量最小的電容器首先到達額定電壓而電容量最大的僅基金項目：國家863*計劃資助項目（2003AA501234）充到69%的額定電壓，其儲能為最小容量電容器的69%.其關(guān)系為其中C-為最大負(fù)偏差電容量。電容器組的平均儲能為比全部由下偏容量超級電容器構(gòu)成的電容器組還小，為標(biāo)稱值電容器的76%，即在批量生產(chǎn)電容器組時精選電容量在很小的偏差內(nèi)對提高電容器組的儲能是有意義的，但將提高生產(chǎn)成本。
1'2漏電流對超級電容器組的影響超級電容器多用于儲能。充有電荷后靜置狀態(tài)下的電荷（或電壓）保持能力取決于漏電流，經(jīng)過相對長的靜置時間后，漏電流大的超級電容器保持的電荷（或電壓）明顯低于漏電流小的。因此放電時，漏電流大的首先達到放電結(jié)束，而漏電流小的仍保持較多的電荷，充電時漏電流小的首先達到充電結(jié)束。
因此，這時超級電容器組的各單體的充放電能量為12超級電容器電壓差值。
1.3ESR的影響由于超級電容器的ESR相對較大，而且反復(fù)充電后ESR逐漸變大，ESR大的將越來越大，在充放電時ESR大的將先于ESR小的達到充放電結(jié)束電壓，使其他ESR相對小的充放電不充分。
綜上所述，超級電容器串聯(lián)應(yīng)用中必須考慮并解決均壓問題。
在實際上會因穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值及二極管導(dǎo)通電壓隨溫度變化，而且其伏安特性相對較軟，而不符合超級電容器的均壓要求，不能使用。
超級電容器的二級管均壓3有源電壓均衡解決方案由于超級電容器電壓均衡電路僅限制超級電容器端電壓在額定電壓值或以下，而且，通常不希望在額定電壓值以下有較大的漏電流，因此，實現(xiàn)超級電容器電壓均衡電路的基本要求為：端電壓達到設(shè)定值（穩(wěn)壓值）后，端電壓的微小變化將導(dǎo)致很大的端電流變化，即穩(wěn)壓二極管的反向擊穿特性，如，能承受較大的電流，穩(wěn)壓值應(yīng)是穩(wěn)定的，不隨時間、溫度及其他因素變化。
2無源元件解決方案通常兩個以上電容器串聯(lián)可以采用并聯(lián)電阻均壓方式，通常應(yīng)用于較高電壓的整流濾波，電路如，圖中C1=C2、R1=R2.由于電容器工作時有電源供電，電容的作用為濾波，故均壓電阻的電流與功耗可以接受，不會影響濾波作用，對于用于儲能的超級電容器，如果僅漏電流的差異，此法還可以，但對均衡高幅值充放電電流，則需阻值非常小的的均壓電阻，這個分壓電流將由超級電容器提供，使超級電容器儲能變低，在多只大容量超級電容器串聯(lián)時是不實用的方法。
超級電容器均壓電路的伏安特性按照上述基本要求，所設(shè)計的均壓電路的簡要原理如，電路由R1、R2分壓電路、2'5V電壓基準(zhǔn)DZ、微功耗放大器A1和晶體管Q擴流電路構(gòu)成。電路的伏安特性如。
基本原理為：當(dāng)超級電容器C上的電壓經(jīng)R1、R2分壓送到放大器A1的同相端，分壓值在2.5V以下時，放大器A1輸出低電位，Q不導(dǎo)通，均壓電路特性如的A段。隨著C上的電壓高于2.超級電容器的阻容均壓放大器的輸出電壓開始上升（其上升速率取決于放用穩(wěn)壓二極管箝位或適當(dāng)數(shù)量普通整流二極管大器A1的益），擴流晶體管Q的集電極電流隨串聯(lián)后并于超級電容器，如圖，。，在理論上可行但ubAk的輸出電壓上升而大均壓電下轉(zhuǎn)第22頁k控制律存在的充分條件，并將此條件轉(zhuǎn)化為迭代線性矩陣不等式的可解性。最后給出了迭代線性矩陣不等式（ILMI）的算法。
