[发明专利]一种级联多电平超级电容器储能系统及放电模式控制方法

权利要求书

1.一种级联多电平超级电容器储能系统，其特征在于：所述系统包括至少两个半桥变换器(5)、与所述半桥变换器(5)数量一致的超级电容器储能单元(4)、电感(1)、LC串联电路(2)、滤波电容(3)、电压检测单元(7)以及控制器(6)；所述每个半桥变换器(5)的输入端都与一个超级电容器储能单元(4)并联，所述每个半桥变换器(5)输出端的两个端子分别与相邻级联半桥变换器(5)的输出端端子串联；第一个半桥变换器(5)的输出端正端子通过所述电感(1)连接到公共直流母线的正极，最后一个半桥变换器(5)的输出端负端子连接到公共直流母线的负极；在所述第一个半桥变换器(5)的输出端正端子与最后一个半桥变换器(5)输出端负端子之间并联所述LC串联电路(2)；在公共直流母线正负极之间并联所述滤波电容(3)；公共直流母线正极以及所述每个超级电容器储能单元(4)的正负极均连接到所述电压检测单元(7)；所述电压检测单元(7)将检测到的公共直流母线端电压以及每个超级电容器储能单元(4)端电压信号传输至所述控制器(6)，所述控制器(6)输出PWM信号到所述每个半桥变换器(5)。

2.根据权利要求1所述的级联多电平超级电容器储能系统，其特征在于，所述半桥变换器(5)包括由两个串联的功率开关器件组成的桥臂；所述第一功率开关器件(51)的集电极与半桥变换器(5)输入端的正极以及超级电容器储能单元(4)的正极相连，所述第一功率开关器件(51)的发射极与第二功率开关器件(52)的集电极相连，第二功率开关器件(52)的发射极与半桥变换器(5)输入端的负极以及超级电容器储能单元(4)的负极相连；所述第一功率开关器件(51)的基极以及第二功率开关器件(52)的基极均连接至所述控制器(6)。

3.根据权利要求2所述的级联多电平超级电容器储能系统，其特征在于：所述第一功率开关器件(51)的和第二功率开关器件(52)为电力场效应管、电力晶体管或绝缘栅双极晶体管的半导体开关管。

4.根据权利要求1所述的级联多电平超级电容器储能系统，其特征在于：所述每个超级电容器储能单元(4)包含若干串联的单体超级电容器，所述单体超级电容器为双电层型超级电容器或赝电容型超级电容器。

5.根据权利要求1所述的级联多电平超级电容器储能系统，其特征在于：所述控制器(6)包括数字信号微处理器(61)，以及分别与所述数字信号微处理器(61)连接的通讯接口(62)、电源模块(63)、模／数转换模块(64)以及显示模块(65)和PWM驱动模块(66)；其中：

所述数字信号微处理器(61)用于与所述控制器(6)中其余模块进行信号传输，以及计算并输出控制所述各半桥变换器(5)的PWM信号；

所述通讯接口(62)用于完成数字信号微处理器与上位机之间的通讯；

所述电源模块(63)用于给所述控制器(6)供电；

所述模／数转换模块(64)用于将所述电压检测单元(7)采集的电压信号转换为数字信号，输入至所述数字信号微处理器(61)；

所述显示模块(65)用于对所述控制器(6)的运行状态进行显示；

所述PWM驱动模块(66)用于将所述数字信号微处理器(61)输出的PWM信号进行放大后用于驱动所述各半桥变换器(5)中的功率开关器件。