基于互补PWM控制的BuckBoost双向变换器在超级电容器储能中的应用.pdfVIP

基于互补PWM控制的BuckBoost双向变换器在超级

电容器储能中的应用

一、本文概述

随着可再生能源的快速发展和电动汽车的广泛应用，高效、稳定

的能量转换和存储技术成为研究热点。其中，BuckBoost双向变换器

作为一种能够在宽输入电压范围内实现升降压转换的电力电子设备，

在能量存储系统中发挥着重要作用。而超级电容器作为一种具有高功

率密度、快速充放电性能的储能元件，与BuckBoost双向变换器的结

合将为能量存储和转换带来新的可能性。

本文旨在探讨基于互补PWM（脉宽调制）控制的BuckBoost双向

变换器在超级电容器储能中的应用。文章将介绍BuckBoost双向变换

器的基本工作原理和互补PWM控制的实现方法，分析其在能量转换过

程中的优势。然后，文章将详细讨论如何将BuckBoost双向变换器与

超级电容器相结合，构建高效稳定的储能系统。在此基础上，文章将

进一步探讨该储能系统在可再生能源并网、电动汽车能量回收等领域

的应用前景和潜在优势。

本文的研究将为提高能量转换效率、优化储能系统性能提供理论

支持和实践指导，对于推动新能源和电动汽车领域的发展具有重要意

义。

二、超级电容器储能系统概述

随着可再生能源和电动汽车等领域的快速发展，储能技术已成为

当前研究的热点。在众多储能技术中，超级电容器因其独特的性能优

势，如充放电速度快、循环寿命长、功率密度高等，受到了广泛关注。

超级电容器储能系统（SupercapacitorEnergyStorageSystem,

SCESS）结合了超级电容器的这些优点，为电力系统和电子设备提供

了高效、可靠的能量存储和释放方案。

超级电容器储能系统主要由超级电容器、充电/放电控制单元、

能量管理单元以及辅助设备等组成。超级电容器负责存储电能，其内

部的电极材料和高效电解液保证了快速充放电和高能量密度的特性。

充电/放电控制单元则负责控制超级电容器的充放电过程，确保系统

的稳定运行。能量管理单元则负责监控系统的运行状态，根据实际需

求调整充放电策略，实现能量的最优利用。

在超级电容器储能系统中，双向变换器扮演着至关重要的角色。

双向变换器不仅能够在充电模式下将电能从电源转移到超级电容器，

还能在放电模式下将电能从超级电容器释放到负载。这种双向能量转

换的能力使得超级电容器储能系统能够适应多种应用场景，如分布式

能源系统、电动汽车、不间断电源等。

互补PWM（PulseWidthModulation）控制是一种高效的双向变

换器控制技术。通过调整PWM信号的占空比，互补PWM控制能够实现

对双向变换器的高效、稳定控制。在超级电容器储能系统中，采用基

于互补PWM控制的BuckBoost双向变换器可以实现电能的高效转换和

存储，从而提高系统的整体效率和可靠性。

超级电容器储能系统作为一种高效、可靠的储能技术，在多个领

域都有着广阔的应用前景。而基于互补PWM控制的BuckBoost双向变

换器则是实现超级电容器储能系统高效、稳定运行的关键技术之一。

三、互补PWM控制策略

互补PWM（PulseWidthModulation）控制策略是一种广泛应用

于电力电子转换器的调制技术，尤其在Buck-Boost双向变换器中具

有显著的优势。互补PWM控制策略的基本思想是通过独立控制两个互

补的开关管，实现输出电压的灵活调节和能量的高效转换。

在Buck-Boost双向变换器中，互补PWM控制策略的实施依赖于

两个主要的开关管，通常被称为高边开关和低边开关。这两个开关管

在互补PWM控制下交替导通和关断，从而实现对输出电压和电流的控

制。当高边开关导通时，低边开关关断，反之亦然。这种交替导通和

关断的过程，使得输出电压可以根据需要灵活调整，同时保持能量的

高效转换。

互补PWM控制策略的关键在于对两个开关管的导通时间进行精

确控制。通过调整开关管的导通时间，可以改变变换器的输出电压和

电流，从而实现对储能系统，如超级电容器，的精确控制。互补PWM

控制策略还可以有效减少开关损耗，提高变换器的效率。

在超级电容器储能应用中，互补PWM控制策略可以实现对超级电

容器充放电过程的精