本发明专利技术揭示了一种高效的超级电容充电方法及其实现系统，根据检测缓冲电容C2的电压低于超级电容C1的充电电压时，利用控制器改变电子开关M1和电子开关M2的开关状态对缓冲电容C2充电步骤，且检测缓冲电容C2的电压升至超级电容C1的充电电压时，再利用控制器改变电子开关M1和电子开关M2的开关状态执行超级电容C1充电步骤，以实现充电电源的负载阻抗与超级电容本身较低的输出阻抗间的匹配。本发明专利技术技术方案的实施应用，仅采用数量极少的器件即可达到对超级电容充电的目的，并且损耗低，电源效率较高，能够对超级电容的电压及能量进行监控，实现在充电过程中对超级电容的安全保护。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及采用各种类型电源面向超级电容的充电方法及其实现系统。
技术介绍
超级电容作为一种超高循环寿命的储能器件，其应用优势非常明显，但由于超级电容的充电特性与任何一种化学电池都不相同，目前对于大多数超级电容的充电大都采用恒流方式来实现。但是在某些应用中由于电源受到局限，例如当电源功率特别小的时候，恒流电路的损耗可能就已经大于电源的输出功率。同时，对于一些小功率的应用来说，由于恒流电路的成本比较高，将大大的提高应用的成本。而对于一些输出功率不稳定的可再生电源，例如太阳能电池、风力发电机等，由于在超级电容充电过程中阻抗变化比较大，而超级电容输入阻抗的变化将导致充电功率的变化，而这些受到环境限制的可再生能源，不可能达到符合超级电容整个充电过程中的功率变化，因此采用恒流方式充电将导致可再生能源系统效能的降低。因而目前在以太阳能为主的可再生能源应用产品中，通常都采用直接并联的方式使用超级电容。但直接并联仍然将导致能源效率的降低，以及超级电容充放电效率的损失。以太阳能光伏发电为例，由于PV的输出电压受到负载阻抗的影响非常大，而超级电容的输出阻抗特别低，并且随着储能量在持续地发生变化。同时超级电容的额定工作电压和最高击穿电压非常接近，这两者完全不匹配。在超级电容储能较低时，PV的有效输出功率会降低，而到超级电容储能较高时，PV的有效输出功率升高，直接导致输出电压升高，又存在超过超级电容击穿电压的风险。因此太阳能电池直接并联超级电容的充电方法，同样存在着诸多问题，使得系统的效率大幅降低，同时PV长期工作于低输出效率状态下，将使其寿命大幅降低。
技术实现思路
鉴于上述现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的是提出一种超级电容充电方法及其实现系统，以提高电源输出功率和效率的稳定性。本专利技术充电方法的目的将通过以下技术方案得以实现一种超级电容充电方法，用于匹配超级电容作为电源的负载阻抗，包括 电压检测步骤，检测电源检测点S3、缓冲电容C2检测点S2和超级电容Cl检测点Sl的电压作为控制器的输入信号；缓冲电容C2充电步骤，电源与电容C3 —并对缓冲电容C2充电； 超级电容Cl充电步骤，缓冲电容C2对超级电容Cl充电；充电控制步骤，根据输入信号控制器判断缓冲电容C2的电压低于超级电容Cl的充电电压时，保持电子开关Ml呈关断状执行缓冲电容C2充电步骤，且根据输入信号控制器判断缓冲电容C2的电压升至超级电容Cl的充电电压时，关断电子开关M2并接通电子开关Ml 执行超级电容Cl充电步骤。进一步地，超级电容Cl充电步骤中，电源检测点S3的电压处于电源额定输出电压范围内的一个低点，关断电子开关M2下电源对电容C3补能充电。更进一步地，电容C3达到电源输出电压时，电源输出端的续流电感Ll对电容C3 持续短时充电。更进一步地，电子开关M2的通断时间及频率关联于电容C3的充电及放电完成时刻。对应该充电方法，本专利技术提供一种超级电容充电实现系统，包括控制器，电源及与电源相并联的电容C3、缓冲电容C2和超级电容Cl，且所述电源输出端与电容C3的正极之间设有续流电感Li，电容C3与缓冲电容C2之间设有电子开关M2，缓冲电容C2与超级电容 Cl之间设有电子开关Ml ；各电容正极设为电压检测点，输入连至控制器，且控制器的两个输出控制端分别与电子开关Ml和电子开关M2相连。本专利技术充电方法的目的还可以通过以下技术方案得以实现一种超级电容充电方法，用于匹配超级电容作为电源的负载阻抗，包括 电压检测步骤，检测电源检测点S3和超级电容Cl检测点Sl的电压作为控制器的输入信号；电容C3充电步骤，电源持续对电容C3充电； 超级电容Cl充电步骤，电容C3对超级电容Cl充电；充电控制步骤，根据输入信号控制器判断电容C3的电压低于超级电容Cl的充电电压时，执行电容C3充电步骤并保持电子开关Ml呈关断状等待，且根据输入信号控制器判电容 C3的电压升至超级电容Cl的充电电压时，接通电子开关Ml执行超级电容Cl充电步骤。对应该充电方法，本专利技术提供一种超级电容充电实现系统，包括控制器，电源及与电源相并联的电容C3和超级电容Cl，且电容C3与超级电容Cl之间设有电子开关Ml ；各电容正极设为电压检测点，输入连至控制器，且控制器的一个输出控制端与电子开关Ml相连。本专利技术充电方法及其实现系统的应用，其突出效果为采用数量极少的器件即可达到对超级电容充电的目的，避免了因为阻抗不匹配导致电源损坏或效率下降的问题，并且损耗低，电源效率较高，能够对超级电容的充入电能进行监控并实现对超级电容的安全保护。特别适合一些由小功率电源或输出阻抗较高的电源供电的超级电容充电应用。以下便结合实施例附图，对本专利技术的具体实施方式作进一步的详述，以使本专利技术技术方案更易于理解、掌握。附图说明图1是本专利技术充电实现系统一较佳实施例的结构示意图； 图2是图1所示充电实现系统的第一充电回路等效图3是图1所示充电实现系统的第二充电回路等效图； 图4是本专利技术充电实现系统另一实施例的结构示意图； 图5是本专利技术充电实现系统又一实施例的结构示意图； 图6是图5的等效结构示意图。具体实施例方式实施例1本实施例的一种超级电容充电系统，如图1所示，包括控制器，电源及与电源相并联的电容C3、缓冲电容C2和超级电容Cl，且电源输出端与电容C3的正极之间设有续流电感Li， 电容C3与缓冲电容C2之间设有电子开关M2，缓冲电容C2与超级电容Cl之间设有电子开关 Ml ；各电容正极设为电压检测点，输入连至控制器，且控制器的两个输出控制端分别与电子开关Ml和电子开关M2相连。本实施例的超级电容充电方法，用于匹配超级电容作为电源的负载阻抗，包括 电压检测步骤，检测电源检测点S3、缓冲电容C2检测点S2和超级电容Cl检测点Sl的电压作为控制器的输入信号；缓冲电容C2充电步骤，电源与电容C3—并对缓冲电容C2充电；电源的负载变大，输出电压立即降低，随着电容C2充电过程的持续，电源输出电压逐渐上升。由于电容C2的容量很小，电源的波动较小，并且时间非常短，电源的输出效率保持较高的状态；电容C3的作用对电容C2充电时能够提供额外的电流，从而能够减少电源输出功率的波动，提高电源输出的稳定性；控制器通过控制电子开关M2的通断，实现电源对C2的充电，同时将保证整个过程中电压测试点S3的电压值始终不低于电源的额定输出电压范围。超级电容Cl充电步骤，缓冲电容C2对超级电容Cl充电；电源检测点S3的电压处于电源额定输出电压范围内的一个低点，关断电子开关M2下电源对电容C3补能充电；电容 C3达到电源输出电压时，电源输出端的续流电感Ll对电容C3持续短时充电。电子开关M2 的通断时间及频率关联于电容C3的充电及放电完成时刻；充电控制步骤，根据输入信号控制器判断缓冲电容C2的电压低于超级电容Cl的充电电压时，保持电子开关Ml关断并接通电子开关M2执行缓冲电容C2充电步骤，且根据输入信号控制器判断缓冲电容C2的电压升至超级电容Cl的充电电压时，关断电子开关M2并接通电子开关Ml执行超级电容Cl充电步骤，此时，电压测试点S3的电压值处于最低点，但仍在电源额定输出电压范围内。在电子开关Ml接通，电子开关M2断开的状态下，系统存在两个充电过程，等效图如图2和图3所示，形成第一充电回路本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：瞿磊，
申请(专利权)人：苏州盖娅智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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