高精度超级电容器充电电源研制

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1、自动化技术与应用》2016年第35卷第4期仪器仪表与检测技术InstrumentationandMeasurment★高精度超级电容器充电电源的研制张博，周彤，鲁志军，杨新华，李季，李浩(黑龙江省计量科学研究院，黑龙江哈尔滨150036)摘要：本文介绍了一种高精度超级电容器充电电源装置的研制过程，以微控制器STC89C5l为核心通过控制芯片及外围电路，来输出高准确度直流电流实现对超级电容器的精确充电和充电特性测试，该装置可依照充电状态的不同，适时调整充电电流大小，避免过充电造成超级电容器损害。仪器智能化程度高、技术指标国内最优，对于超级电容器的基础性研究具有很高的研

2、究价值和现实意义。关键词：超级电容；微控制器，充电电源中图分类号：TH89文献标识码：B文章编号：1003—7241(2016)04—0088—04DevelopmentofHighPrecisionSuperCapacitorChargingPowerSupplyZHANGBo，ZHOUTong，LUZhiqiln，YANGXin-hua，LIJi，LIHao(HeilongjiangProvincialAcademyofMetrology,Harbin150036China)Abstract：Inthispaper,ahighprecisionandsuperc

3、apacitorchargingpowersupplydeviceisintroduced，andthemicrocontrollerSTC89C51isusedtorealizetheaccuratechargingandchargingcharacteristicsofthesupercapacitor．Theintelligentinstrumenthashilghlevelofintelligenceandtheoptimumtechnologyindex．Thebasicresearchofthesupercapacitorhasaveryhighrese

4、archvalueandpracticalsignificance．Keywords：supercapacitor；microcontroller；chargingpowersource1引言电流大小，避免过充电造成超级电容器损害，在其控超级电容器是一种介于电池和静电电容之间的新型制方法和实现手段上，主要通过单片机的设定值与实储能元件，其功率密度比电池高数十倍，能量密度比静测值的比较来控制电路的输出。仪器完成后达到的技电电容高数十倍。具有充放电速度快、对环境无污染、术指标为：循环寿命长等优点，有希望成为2l世纪的新型绿色能充电电流：0．1A—200A；源n】。由于超

5、级电容器具备电容的充放电特性所以充电电流测量准确度：±(0．05％RD+0．05％FS)；时间较短、充电电流较大，这就对充电电源的要求较高，电压测量：1—100V；既要稳定准确又要具备保护功能。电压测量准确度：±(0．05％RD+0．05％FS)；本文设计了一个基于STC89C51控制器的超级电容器充电测试装置，研制高精度直流电流源对超级电2总体方案设计容器进行充电，依照充电状态的不同，适时调整充电装置采用四端子接线方式，充电时两个端子对超级电容器施加设定的恒定直流电流信号，另两个端子用于测量电容器两端升压值，主要由单片机控制部基金项目：出自于国家质监公益项目“清洁

6、能源化学储能器件的检分、直流电流输出部分、电压测量部分组成，整体原测技术研究”zzzPsgiolePfrp(编号2013424003—01)理图如下：收稿日期：2015-09-07仪器仪表与检测技术((自动化技术与应用))2016年第35卷第4期InstrumontationandMe~lsuleml8nthi片构成，经单片机编程可产生不同宽度的脉冲信号，但=_嬲蛴器信号幅值只在0v．一5V之间，再经过电子开关放大后可J-L／L．筑将幅值放大到E成为基准电压方波，最后经低通滤波器后成为幅值可调的直流电压信号E0。=嘞lI—H埘翮Ir在图3中可见，一个完整的脉冲由调制

7、脉冲周期TO图1装置整体原理图和调制脉冲宽度T1组成，因此基准电压平均值为工作过程为由单片机AT89C51根据输入的被充电=昙(1)电容电流值控制直流标准信号源输出稳定的标准电压由(1)式可知，TO与E不变，E0只与T1成正比。值，标准电压信号输入标准功率源，标准功率源为V／I变换器并通过反馈控制电路输出高稳定度直流电流，’输出电流加在超级电容器的正负极上对其进行充电。此时再对超级电容器的正负极电压值进行实时测量并显示在仪器的前面板上，当电压值达到超级电容器的额定电压时单片机发出控制信号使输出电流为零，充一TC电完毕。图3基准电压方波(2)实现方法3硬件系统设计