近年来,随着新能源工业的需求和节能技术不断发展,作为现代新型的储能设备的超级电容器步入高度发展与应用阶段,超级电容器相对于传统电化学储能设备有着明显的优势,其充放电速度快、功率密度大、使用寿命长等特点特别适合应用于能量回收的系统中,目前超级电容器储能系统作为能量管理的一个重要选择。本文首先介绍了超级电容器的基本工作原理和充放电特性,对超级电容器的模型进行了阐述。一般超级电容器的额定工作电压都比较低,超级电容器的有效能量相对于蓄电池少,因此在实际应用中需要多个超级电容器进行串并联。超级电容器本身的容量偏差、等效串联阻抗以及漏电流造成了其在进行充放电时端电压不平衡,充放电过程中端电压不平衡问题影响了系统的效率和设备使用寿命,因此必须对超级电容器组采取均压措施,然后运用功率约束法和能量约束法对超级电容器组进行优化设计。超级电容器组在充放电时端电压不断变化,为了给负载提供一个更加稳定的电压,需要在超级电容器组与负载之间配置一个双向DC-DC变换器。本文研究的双向变换器是双向半桥DC-DC变换器,双向半桥DC-DC变换器一般工作于两种工作模式即Buck模式和Boost模式,分别从两种模式建立其数学模型,建立起统一控制模型。超级电容器应用于能量回收系统中,针对电机运行的不同工况进行超级电容器组的充放电控制,对位能负载能量回收系统进行了控制策略的分析,仿真研究了稳压限流和稳压快速放电两种控制策略。在单稳压限流的控制策略下对制动能量回收系统也进行了仿真研究,从超级电容器端电压、电流以及直流母线的变化情况进行了策略的分析和验证。最后设计了一个超级电容器的充放电电路,对超级电容器进行充放电实验。