作为一种新型储能装置,超级电容功率密度高、循环次数多(大于500 000次)、充电时间短、温度范围广且低温特性优异。因此被广泛使用在消费类电子、新能源电动车、UPS不间断电源、智能电网等领域。单个超级电容电压很低,约为1 V~3V,实际应用中,需要将多个串接起来应用,以符合较高的用电要求。因制造技术有差别,不同超级电容在内阻、容值、漏电流等参数上不可避免的有偏差,导致在串联充/放电时个体电压变化速率不同步,甚至发生过充/放现象。最终损害超容的寿命,影响模块的能量使用效率。电压管理又称电压均衡,是一种能有效防止电压不一致,保证串联电容组的能量利用率和使用寿命的技术,是超级电容组在实际场合下使用必备的模块。通过对超级电容器能量存储机理、充放电特性以及等效模型的分析,结合现有均压方案优缺点,本文设计了全新的均压方案。最后由该方案设计出均衡系统样机来进行实际效果测试。所设计的均衡系统核心数据处理单元—主控器采用FPGA。系统的主要子模块包括电压采样、AD转换、功率开关驱动、开关网络(电压均衡)和LCD显示。均衡系统工作的原理是:采样模块实时监测各单体电容电压并将测量的数据传输给核心处理单元FPGA,FPGA通过判断后,选出某一时刻电压最大和最小的个体,并调节开关网络做出相应的断或通,使电压最大和最小的个体直接相连,能量直接从高转移到低。若在此期间检测到存在新的电压最大或最小个体时,开关网络重新动作,确保任何时刻都是将电压最大单体和最小个体相连,能量由高向低转移。不断执行此步骤,直至达到所有个体电压相同。通过PSIM进行仿真证明了本均衡系统的可行性,最终对所设计样机的实际测试验证系统的有效性。相比于其他均衡系统,本文所设计的均压系统速度较快,结构简洁,易于模块化。而且均衡过程中无需要其他能量暂存器件,理论上没有无效的能量耗费。