【摘 要】
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随着新能源发电和电动汽车技术的飞速发展,以锂离子电池和超级电容为代表的储能元件的应用日益广泛。然而,锂离子电池或超级电容的单体电压较低,为满足系统对电压和功率等级的要求,往往需要将多个储能单体串联起来使用。但是,储能单体在容量、内阻和自放电率等方面存在不一致性,容易造成串联储能单体之间的电压不平衡。电压不平衡问题会引起某些储能单体的过充和过放现象,使得系统容量不能得到充分利用,甚至造成火灾、爆炸等
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随着新能源发电和电动汽车技术的飞速发展,以锂离子电池和超级电容为代表的储能元件的应用日益广泛。然而,锂离子电池或超级电容的单体电压较低,为满足系统对电压和功率等级的要求,往往需要将多个储能单体串联起来使用。但是,储能单体在容量、内阻和自放电率等方面存在不一致性,容易造成串联储能单体之间的电压不平衡。电压不平衡问题会引起某些储能单体的过充和过放现象,使得系统容量不能得到充分利用,甚至造成火灾、爆炸等危险事故。为解决串联储能单体之间的电压不平衡问题,本文提出一种新型集成电压均衡器。主要工作如下:提出将电压均衡器集成到双向变换器中,构建一种基于对称式倍压电路的新型集成电压均衡器;与传统分离型均衡电路相比,所提出的集成架构只需要一个磁性元件,均衡电路不需要单独的DC-DC变换器作为驱动器,减少了器件的数量,显著简化了系统并降低了均衡器的复杂度;所设计的均衡电路由对称式倍压电路（SVM）和串联谐振电路（SR）组成（简称SR-SVM）,工作在电流断续模式（DCM）,能够为储能单元提供恒定的均衡电流而无需闭环控制;给出所提出的SR-SVM电压均衡器关键波形图、等效电路,并进行模态分析。建立SR-SVM电压均衡器的数学模型和等效电路模型,给出均衡电流、等效直流电阻的表达式,分析均衡电流断续的条件,为均衡电路的定量分析提供理论依据和手段;给出SR-SVM电压均衡器的设计方法并对均衡电路进行设计;为验证所建立SRSVM电压均衡器数学模型的正确性对其进行仿真分析;为验证所设计的SR-SVM电压均衡器的均压性能,在均衡支路参数一致和不一致情况下分别对SR-SVM电压均衡器进行仿真分析。制作SR-SVM电压均衡器的实验样机,搭建实验平台;测试样机的关键实验波形,对SR-SVM电压均衡器的特性进行分析,验证数学模型和等效电路模型正确性;给出一种测试样机效率的方法,在电压平衡和不平衡状态下对实验样机的效率进行测试和分析,验证集成的合理性;采用恒流（CC）-恒压（CV）充电、恒功率放电的方式,在初始电压不一致的条件下对超级电容进行循环充放电实验,验证理论模型的正确性和设计方法的合理性;与传统的均衡器进行深入和全面的特性对比分析,验证所提出集成结构的优越性。
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