替代蓄電池的超級電容儲能模塊設計
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三、相關電路的設計
電路的總體構圖如圖3所示，它包括充電電路、超級電容儲能模塊和工作放電電路等部分組成，其設計流程圖如圖2所示。
圖2 電路設計流程
3.1 充電電路
把超級電容等效為一個理想電容器C;與一個較小阻值的電阻(等效串聯阻抗，
)相串聯，同時與一個較大阻值的電阻(等效并聯阻抗，
)相并聯的結構。如圖3所示[7]。
超級電容可以進行大電流充電，但是由于串聯等效電阻的存在，采用過大電流充電時，超級電容的充電效率會有一定程度的降低，因此需要考慮充電電流對超級電容的工作效率的影響。
采用恒流充電時，如圖3所示，Is為恒流充電電流值，則
(5)
u(t)表示超級電容器端電壓，
表示超級電容器內儲存電荷所決定的電容電壓
(6)
其中
=0V，為超級電容的初電壓，
表示在等效串聯電阻Res上的壓降。
充電過程中消耗的總電能為
(7)
超級電容器存儲的能量為
(8)
由能量守恒公式，等式
成立，理想情況下，超級電容器的恒流充電效率表示為:
(9)
采用matlab對超級電容的充電電流和工作效率進行模擬，并采用origin軟件對結果進行處理，結果如下：
圖4 充電電流與充電效率η的關系
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