Módulos de supercapacitoresmuitas vezes enfrentam o problema de desequilíbrio de tensão entre as células.O chamado módulo de supercapacitores é um módulo que contém vários supercapacitores;como os parâmetros do supercapacitor são difíceis de serem completamente consistentes, o desequilíbrio de tensão é propenso a ocorrer e alguns supercapacitores podem sofrer sobretensão, o que afeta seriamente as características de saída e a vida útil do supercapacitor e até leva à falha.
No processo de aplicação de supercapacitor, o balanceamento de tensão é necessário.A tecnologia de balanceamento de tensão existente é dividida principalmente em duas categorias: balanceamento passivo e balanceamento ativo.
Balanceamento passivo
O balanceamento passivo é usar resistores e chaves ou diodos semicondutores para equilibrar a tensão e desempenhar o papel de proteção contra sobretensão consumindo o excesso de energia do supercapacitor de alta tensão.Os mais comuns incluem balanceamento de resistor paralelo, balanceamento de resistor de chave e balanceamento de tubo regulador de tensão.
Aqui falamos principalmente sobre o balanceamento de tensão do resistor paralelo mais simples (as características dinâmicas não são muito boas):
Req é um resistor de balanceamento, que é conectado diretamente em paralelo com a célula do supercapacitor.Durante o processo de carregamento do módulo, a célula também está descarregando através de Req, e a célula com alta tensão descarrega rapidamente, desempenhando assim o papel de proteção de balanceamento.Aqui, de acordo com os diferentes métodos de carregamento (carregamento de tensão constante e carregamento de corrente constante, ambos podem ser usados de forma abrangente em aplicações práticas), também existem diferenças nos critérios para selecionar Req.
Carregamento de tensão constante
Supondo que a tensão de carga seja U, uma vez que a tensão do módulo supercapacitor no estado estacionário é basicamente distribuída de acordo com o EPR (circuito aberto aproximadamente após C estar totalmente carregado e o ESR é muito pequeno), após adicionar Req, pode-se na verdade, deve ser entendido como a substituição de EPR por Req, então Req deve escolher resistores com resistência igual e menor que EPR, para que a conexão paralela possa desempenhar um papel de liderança (geralmente 0,01~0,1EPR).A voltagem do supercapacitor em estado estacionário é ReqU/(nReq).
Carregamento de corrente constante
Supondo que a corrente de carga seja I, cada célula do supercapacitor e Req formam um loop separado.Quando a tensão da célula do capacitor aumenta, a corrente que flui através da célula do capacitor diminui e a corrente que flui através de Req aumenta.Quando o capacitor está totalmente carregado, a corrente do capacitor é 0 e a tensão da célula do capacitor é ReqI, ou seja, quando as tensões das células de todos os capacitores em série atingem ReqI, o balanceamento é concluído.Portanto, o valor do resistor de balanceamento é Req=U(nominal)/I.
Balanceamento ativo
O balanceamento ativo é transferir a energia da célula de maior tensão ou de todo o módulo para outras células até que a tensão de todas as células seja equilibrada.Geralmente, a perda é relativamente baixa, mas o projeto será mais complicado.Os mais comuns são balanceamento de conversor DC/DC, chips especiais de gerenciamento de super capacitores, etc.
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Hora da postagem: 17 de agosto de 2022