一种超级电容器充电系统及充电方法
【专利摘要】本发明一种超级电容器充电系统及充电方法，其中系统为将待充电的超级电容器组通过第一运放与模拟线性光耦的一端相连接，所述模拟线性光耦的另一端通过第二运放与OUT端相连接；所述待充电的超级电容器组两端分别连接电阻，用于组成分压电路后与所述第一运放连接，所述第一运放用于所述分压电路的跟随电路，用于提高所述第一运放的输入阻抗，减小连接电阻的放大倍数；所述模拟线性光耦还连接一电阻，用于限制输入电流通过所述模拟线性光耦。采用上述方案，解决了超级电容器在初始电容电压为零时，电容器对充电系统而言是短路状态，使得通用充电系统磁路无法复位，引起磁通饱和，导致炸机的问题。
【专利说明】一种超级电容器充电系统及充电方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于电容器充电【技术领域】，尤其涉及的是一种超级电容器充电系统及充电方法。
【背景技术】
[0002]目前超级电容充电所采用的方法主要有:DC/DC法、多输出变压器法、串并切换法和飞渡电容器法四种。DC/DC法是在两个相邻单体电容器之间级联一个DC/DC电路或直接通过DC/DC模块对电容器进行充电，该方法最大的缺点是当电容器组单体个数较多时，所需的DC/DC充电电路数目较多，使得整套充电系统非常庞大，导致成本较高。多输出变压器法是根据变压器互感原理进行充电的，由于绕组数量过多，磁通动态分配不均，内外绕组在匝数相同时，输出功率难以相等，同时变压器漏感较大，导致系统效率降低，又由于绕组间存在互感现象，使得系统控制困难。串并切换法由于在串并联切换时，使用较多的开关，故该种方法仅适用于串联的个数较少的超级电容器情况，当个数较多时电路数量非常庞大，而且系统控制繁琐。飞渡电容器法是通过不断“扫描”各超级电容单体的电压值，通过切换开关网络重复由电压最高的单体向最低的单体放电的动作，当超级电容单体过多时，所使用的开关网络比较庞大，开关切换次数会非常多，时间较长。上述几种方法都没有考虑当单体超级电容初始电压为零时的充电状况，由于超级电容容量较大，在初始电压为零时对超级电容充电，对充电系统而言相当于短路，这样就使得固定频率的充电方式效率降低，难以达到恒流的效果，使得充电时间较长。
[0003]从拓扑结构来讲，现有的充电系统拓扑结构主要分隔离式和非隔离式两类，不管哪种类型，都基本采用专用芯片控制，一旦电路参数确定，开关管的开关频率就固定下来，无法在线更改。例如，使用buck型结构的充电系统对初始电压为零的超级电容充电时，当开关管开通时，电源电压向励磁电感充电的同时，也向电容充电，由于超级电容容量较大，当开关管断开时，超级电容上的电压使励磁电感上的磁路复位，但是由于电容电压较小，在开关管的关断时间内，超级电容上的电压不能可靠地使磁路复位，极易导致磁通饱和，引起炸机。若采用半桥型或全桥型的充电系统对初始电压为零的超级电容充电时，由于充电开始时刻，超级电容相当于短路，原边绕组的电流仅由高频变压器的漏感所限制，而高频变压器漏感较小，这样就使得开关管的开通时间很短，引起充电时间变慢。
[0004]因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种超级电容器充电系统及充电方法。
[0006]本发明的技术方案如下:
[0007]本发明提供一种超级电容器充电系统，其中，将待充电的超级电容器组通过第一运放与模拟线性光耦的一端相连接，所述模拟线性光耦的另一端通过第二运放与OUT端相连接；所述待充电的超级电容器组两端分别连接电阻，用于组成分压电路后与所述第一运放连接，所述第一运放用于所述分压电路的跟随电路，用于提高所述第一运放的输入阻抗，减小连接电阻的放大倍数；所述模拟线性光耦还连接一电阻，用于限制输入电流通过所述模拟线性光耦。
[0008]所述的超级电容器充电系统，其中，所述OUT端还设置与A/D转换器相连接，用于根据A/D转换器的输入范围，确定连接的电阻的阻值范围。
[0009]所述的超级电容器充电系统，其中，所述待充电的超级电容器组还设置与限流电阻相连接，用于限制通过的电流。
[0010]本发明还提供一种超级电容器充电方法，其中，包括以下步骤:
[0011]步骤100:在超级电容两端电压，采用模拟线性光耦进行了隔离；
[0012]步骤101:检测到超级电容电压是否低于预设电压，是则进入步骤102，否则结束；
[0013]步骤102:启动直流母线电压检测，当检测到直流母线电压时，依据公式I计算直流母线与超级电容等效电压之差；
【权利要求】
1.一种超级电容器充电系统，其特征在于，将待充电的超级电容器组通过第一运放与模拟线性光耦的一端相连接，所述模拟线性光耦的另一端通过第二运放与OUT端相连接；所述待充电的超级电容器组两端分别连接电阻，用于组成分压电路后与所述第一运放连接，所述第一运放用于所述分压电路的跟随电路，用于提高所述第一运放的输入阻抗，减小连接电阻的放大倍数；所述模拟线性光耦还连接一电阻，用于限制输入电流通过所述模拟线性光耦。
2.如权利要求1所述的超级电容器充电系统，其特征在于，所述OUT端还设置与A/D转换器相连接，用于根据A/D转换器的输入范围，确定连接的电阻的阻值范围。
3.如权利要求1所述的超级电容器充电系统，其特征在于，所述待充电的超级电容器组还设置与限流电阻相连接，用于限制通过的电流。
4.一种超级电容器充电方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤100:在超级电容两端电压，采用模拟线性光耦进行了隔离； 步骤101:检测到超级电容电压是否低于预设电压，是则进入步骤102，否则结束； 步骤102:启动直流母线电压检测，当检测到直流母线电压时，依据公式I计算直流母线与超级电容等效电压之差；
公式 I:
【文档编号】H02J7/00GK103501035SQ201310492975
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年10月18日 优先权日:2013年10月18日
【发明者】郭春华 申请人:郭春华