基于多重SEPIC斩波电路的超级电容均压策略

采用的超级电容电压均衡模型为四个超级电容B1~B4串联的多重SEpC斩波电路，如图1所示，主要由电容Ca、电L、开关Q以及C、L、D（F1…：4）组成，其中电容C向整个电路供电，不需要外接电源。在该均压模型中，只有一个开关器件Q，明显简化了电路的拓扑结构，且开关Q接地，不需要浮动栅极驱动IC，电路驱动简单。此外，在均压过程中，开关占空比恒定，不需要检测串联超级电容器的单体电压。即当电路工作在DCM模式时，系统不需要反馈控制环节，这样可以降低系统的控制难度。

多重SEpIC斩波电路在CCM模式和DCM模式下的作原理与传统的SEpC斩波电路相同。超级电容B1~B4的电压分别为v~V，假设在电压不平衡时V2《vAF1，3，4），此时电路的工作波形及电流方向分别如图2、图3所示。

超级电容B1~B4向多重SEpC斩波电路提供能量，在开关Q导通阶段，电感L、L~L上的电流增大，电感储存一定的能量，电流通过电感L~L4和电容C1~C4流向开关Q。在开关Q关断阶段，电感中存储的能量优先分配给电压最低的超级电容B2，二极管D2导通。由于二极管D~D4与电感超级电容B2，二极管D2导通。由于二极管D~D4与电感波电流过。当二极管D2上的电流降为零时，电路中的电流波电流流过。当二极管D2上的电流降为零时，电路中的电流恒定不变。随着能量的分配，串联超级电容器的单体电压逐渐达到均衡状态，此时电感L~L4、电容C~C4以及二极管D~D4上的电流波形分别一致。

在均压过程中，由于电感L~L上的平均电压为零，所以电容C1~C4上的平均电压Vc1~Vc4的值。

当超级电容B2上的电压V2和系统输入电压v的变范围已知时，占空比D就为固定值，且满足关系式（5）。此时从式（16）可知，只要电压V恒定，电流L就恒定。又根据式（4），D的变化范围由已知的电压V2和v=决定。综上所述，如果占空比D电压v以及D的值固定或者变化范围已知，式（14）、（15）可得出，二极管D2上的电流l就在有限范围内变化。这样，均压模型在DCM模式下就可以把超级电容器B2上的电流l限制在理想值使其电压达到均衡状态，而不需要反馈控制环节。