高压脉冲储能电容原理

电容储能是指利用电容器的储存电能的技术。电容储能的机理为双电层电容以及法拉第电容，其主要形式为超级电容储能，超级电容储能装置主要由超级电容组和双向DC/DC变换器以及相应的控制电路组成。其技术核心在于超级电容器组内部的均压拓扑和控制策略以及双向DC/DC变换器的拓扑结构与控制策略。电容储能已经广泛应用于电动汽车，风光发电储能，电力系统中电能质量调节，脉冲电源等。

高压脉冲储能电容机理为双电层电容以及法拉第电容，其主要形式为超级电容储能，超级电容器是介于传统电容器与电池之间的一种新型电化学储能器件，它相比传统电容器有着更高的能量密度，静电容量能达千法拉至万法拉级；相比电池有着更高的功率密度和超长的循环寿命，因此它兼具传统电容器与电池的优点，是一种应用前景广阔的化学电源。它主要是利用电极/电解质界面电荷分离所形成的双电层，或借助电极表面、内部快速的氧化还原反应所产生的法拉第“准电容”来实现电荷和能量的储存的。因此，超级电容器具有充电速度快、大电流放电性能好、超长的循环寿命、工作温度宽等特点。超级电容储能装置主要由超级电容组和双向DC/DC变换器以及相应的控制电路组成。

高压脉冲储能电容主电路为电压型、交直交能量转换方式的变频器，因整流与逆变电路之间有大容量电容的储能回路，因电容两端电压不能突变的特性，在上电初始阶段，电容器件形同“短路”，将形成极大的浪涌充电电流，会对整流模块很大的电流冲击而损坏，也会使变频器供电端连接的空气断路器因过流而跳闸。
常规处理方式，是在整流和电容储能回路之间串入充电了限流电阻和充电接触器（继电器），对电容充电过程的控制是这样的：
变频器上电，先由充电电阻对电容进行限流充电，抑制了大充电电流，随着充电过程的延伸，电容上逐渐建立起充电电压，其电压幅值达到530V的80%左右时，出现两种方式的控制过程，一为变频器的开关电源电路起振，由开关电源的24V输出直接驱动充电继电器，或由此继电器，接通充电接触器的线圈供电回路，充电接触器（继电器）闭合，当充电限流电阻短接，变频器进入待机工作状态。电容器上建立一定电压后，其充电电流幅度大为降低，充电接触器的闭合/切换电流并不是太大，此后储能电容回路与逆变电路的供电，由闭合的接触器触点供给，充电电阻被接触器常开触点所短接。二是随着电容上充电电压的建立，开关电源起振工作，CPU检测到由直流回路电压检检测电路送来电压幅度信号，判断储能电容的充电过程已经完毕，输出一个充电接触器动作指令，充电接触器得电闭合，电容上电充电过程结束。
部分变频器及大功率变频器，整流电路常采用三相半控桥的电路方式，即三相整流桥的下三臂为整流二极管，而上三臂采用三只单向可控硅，用可控硅这种“无触点开关”，代替了充电接触器。节省了安装空间，提高了电路的可靠性。

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