基于PWM超级电容充电装置的设计装置

的功能。

2.3 逻辑控制装置块设计

逻辑控制装置采用逻辑控制模块，逻辑控制模块是基于数字电路中常见的逻辑与、逻辑或、逻辑非、逻辑异或等逻辑运算所开发的一种实用性较高、被广为使用的模块。逻辑控制模块广泛应用各种数字电路、自动化、plc控制等领域，与各种控制器、单片机等组合能够充分发挥它的逻辑控制作用，国外的大型厂家都开发过专属自己产品的逻辑控制模块。

本系统中采用了逻辑控制模块，它分别与通信模块和脉冲调制模块相连接，在中间起着数据处理、转化的作用。在系统中，我们在逻辑控制模块中预先写入了相应的逻辑运算函数，比如超级电容的荷电状态与电压构成的函数。在超级电容充放电过程中，通信模块将电压、温度等一系列数据传送给逻辑控制模块，逻辑控制模块按照一定的逻辑算法经过相应的逻辑运算之后，将逻辑运算结果输出给脉冲调制模块，为脉冲调制做出准备。

2.4 采样装置设计

采样装置采用采样模块，采样模块是基于物理量的采样、数据采集而设计的一种模块。在模拟量控制系统中，生产过程所处理的都是连续变化的物理量。这些物理量都是经过传感器和变送器的变换而变成的标准的连续变化的物理量如电压、电流等。这些物理量如果要送入计算机、plc等数字量设备里必须要先进行采样，采样之后的物理量变为离散量，从而可以被其他设备等示别。

本系统采用了采样模块，在超级电容充放电的过程中，我们通过采样模块实时地对超级电容的电压、温度等数据进行采样。采样模块采用轮询的机制定时地检测超级电容器电压、温度，并将采样到的数据传送给通信模块进行数据处理和通信。

2.5 转换装置设计

转换装置由转换器构成，转换器是在数字电路、模拟电路中经常使用的装置，主要用于数据、信息的转换。常见的转换器有模/数转换器和数/模转换器。模/数转换器又称A/D转换器，主要用于把模拟量转换为数字量处理。数/模转换器又称D/A转换器，主要用于把数字量转换为模拟量处理。本系统中转换器主要是用于接收脉冲调制模块所传递过来的信号，并且进行处理。脉冲模块先接收控制单元传递过来的调制信号，该模块先进行调制，调整合适的脉冲的脉宽，并将该脉冲信号传送给转换器，转换为超级电容所能处理的物理量，并为超级电容充电。

2.6 能量源设计

能量源可以由交流电、太阳能、风能、生物能、电池组、发动机构成作为电源，通过能量源输出端口为整个充电电路提供能量。一方面，能量源可以通过转换装置将交流电、太阳能、风能等能源转换为直流电进入电路，再经过电路的调节作用为超级电容供电。另一方面，由交流电、太阳能、风能、生物能等可以提供作为电源的能量源可以直接借助稳压器直接为逻辑控制装置供电。

3 系统功能实施

3.1 系统结构功能

在本实施例中，我们通过研究超级电容器的电压、电流等参数以及超级电容充电的剩余容量，提出一种不同充电方式的充电装置。在本系统中，超级电容器可以是一个超级电容组成或者由多个超级电容串联形成。与超级电容连接的采样装置定期地循环扫描超级电容器，检测超级电容的电压、电流、温度等一系列参数，并把采样到的数据传送给通讯装置，然后把通讯装置中获取的信号反馈给逻辑控制装置。逻辑控制装置接受信号后，通过自身设置好的运算方法，来求出超级电容的剩余容量。我们预先设定了超级电容在零电压时刻充电时的剩余容量1和超级电容在满电压时刻充电时的剩余容量2。

3.2 系统充电方式

第一步：先将能量源和超级电容连接，由能量源为超级电容提供电源。

第二步：采样装置定期地循环扫描超级电容器，检测超级电容的电压、电流、温度等一系列参数，并把采样到的数据传送给通讯装置，然后把通讯装置中获取的信号反馈给逻辑控制装置。逻辑控制装置接受信号后，通过自身设置好的运算方法，来求出超级电容的剩余容量。

第三步：将求出的超级电容的剩余容量与上面提到的超级电容在零电压时刻充电时的剩余容量1和超级电容在满电压时刻充电时的剩余容量2做出比较，其中剩余容量2>剩余容量1。

第四步：逻辑控制装置根据比较结果计算出超级电容所需要的充电电压和电流等数据，并且发出调制信号给脉冲调制装置。

第五步：脉冲调制装置接受到调制信号以后，调整充电脉冲宽度，调节PWM占空比，并且通过转换器为超级电容充电。

第六步：不断重复上述步骤，直到超级电容完成充电或者终止充电。

在充电过程中，如果逻辑控制装置求出剩余容量大于超级电容在零电压时刻充电时的剩余容量1，逻辑控制装置发出调制信号C给脉冲调制装置，脉冲调制装置根据接受到的信号，