[实用新型]一种超级电容的双向电流电压可调的充放电系统

权利要求书

1.一种超级电容的电流电压可调的双向充放电系统，其特征在于：具有U1和U2双端口，并由四个各自并联与自身导通方向相反二极管的IGBT模块Q1、Q2、Q3、Q4，两个双单元IGBT驱动模块D1、D2，一个蓄流电感L1，两个中间储能电容C1、C2，两个电压采集模块Vm1、Vm2，两个电流采集模块Cm1、Cm2和一个微处理器M1组成；

在U1的正极端和U2的正极端间依次串联有第一电流采集模块Cm1，集电极端与第一电流采集模块Cm1后端相连接、发射极端与蓄流电感L1前端相连接的第一IGBT模块Q1，蓄流电感L1，发射极端与蓄流电感L1后端相连接、集电极端与第二电流采集模块Cm2前端相连接的第二IGBT模块Q2，第二电流采集模块Cm2；第一电压采集模块Vm1和第一中间蓄能电容C1并联，该并联电路的一端接在第一IGBT模块Q1的集电极端，另一端接在U1的负极端；第二中间蓄能电容C2和第二电压采集模块Vm2并联，该并联电路的一端接在第二IGBT模块的集电极端，另一端接在U2的负极端；第三IGBT模块Q3的集电极端接在第一IGBT模块Q1的发射极端，其发射极端接在U1的负极端；第四IGBT模块Q4的集电极端接在第二IGBT模块Q2的发射极端，其发射极端接在U2负极端；微处理器M1通过第一IGBT驱动控制模块D1与第一IGBT模块Q1和第三IGBT模块Q3的门极端连接，通过第二IGBT驱动控制模块D2与第二IGBT模块Q2和第四IGBT模块Q4的门极端连接；同时，微处理器M1直接接收来自第一电流采集模块Vm1、第二电流采集模块Vm2、第一电压采集模块Vm1、第二电压采集模块Vm2的电流和电压信号；在微处理器M1的作用下，通过四个IGBT的开关动作实现双向升压与降压，对超级电容的输入和输出的电流电压进行定向的控制。

2.如权利要求1所述的一种超级电容的电流电压可调的双向充放电系统，其特征在于：将U1端作为充电电源输入端，U2端作为超级电容接入端；当U1电压高于U2电压时，微处理器M1仅对模块Q1进行脉冲宽度调制的闭合和断开控制，而对模块Q2、Q3、Q4则给出断开信号控制，此时模块Q2、Q3、Q4的作用相当于一个二极管；当Q1闭合时系统，模块Q1的作用相当于导线，电路中蓄流电感L1处于储能阶段，U1端为蓄流电感L1和中间储能电容C2提供能量，进而为U2端供电；当Q1断开时，模块Q1的作用相当于二极管，此时电路中蓄流电感L1释放能量，为中间储能电容C2补偿能量，进而为U2端供电；系统电路的状态为由U1到U2的BUCK降压电路；通过输入端和输出端的电压和电流采集与对比，由微处理器M1根据反馈的信息进行逻辑运算，进而改变Q1控制信号的调制频率和导通脉冲宽度来控制BUCK电路的降压比例，进而控制输出端的电压和电流，实现对超级电容进行恒流的充电。

3.如权利要求1所述的一种超级电容的电流电压可调的双向充放电系统，其特征在于：当U1端电压低于U2端电压或U1端电压不足以维持恒流状态充电时，在微处理器M1的控制下闭合Q1，此时Q1的作用相当于导线；对Q2和Q3给出断开信号控制，此时Q2和Q3的作用相当于一个二极管，对Q4进行导通脉冲宽度调制的闭合和断开控制；当Q4闭合时，Q4的作用相当于导线，此时U1端为蓄流电感L1提供能量，U2端的供电完全由中间储能电容C2提供；当Q4断开时，Q4的作用相当于二极管，此时电路中蓄流电感L1释放能量，U1端电源与蓄流电感L1同时为中间储能电容C2提供能量，进而为U2端供电；系统电路的状态为由U1到U2的BOOST升压电路；通过输入端和输出端的电压电流采集与对比，由微处理器M1根据反馈的信息进行逻辑运算，进而改变Q4控制信号的调制频率和导通脉冲宽度来控制BOOST电路的升压比例，进而控制输出端的电压和电流，实现对超级电容进行恒流的充电。