闻 超，邱瑞昌，赵晓红，韩啸一（北京交通大学电气工程学院，北京 100044）

在各种UPS中一般采用可充电蓄电池作为后备电源。UPS往往是在电网断电或电网电压瞬时跌落最初的几秒、几分钟起决定作用，蓄电池在这段时间内提供电能。由于蓄电池存在使用寿命短、需要定期维护、对环境温度敏感等缺点，UPS在运行中需要时刻注意蓄电池的状态，不能大电流充放电，不能带感性负载（如电动机）等。可以说蓄电池自身的缺点是限制UPS应用领域和使用寿命的主要原因。

超级电容器是近几十年来，国内外发展起来的一种介于常规电容器与化学电池二者之间的新型储能元件。它具备传统电容器的放电功率，也具备化学电池储备电荷的能力。容量可达数千法拉，与可充电蓄电池相比，超级电容器是一种高效、实用、环保的能量存储装置，应用领域十分广阔。

本文设计了一种基于超级电容的直流UPS，功率为100 W，主要由整流器、滤波器、超级电容器组、充放电电路等组成，其结构框图如图1所示。

1 超级电容器的特性

超级电容器的基本原理是利用电极和电解质之间形成的界面双电层来存储能量的一种新型电子元件。当电极和电解液接触时，由于库仑力、分子间力或者原子间力的作用，使固液界面出现稳定的、符号相反的两层电荷，称为界面双电层[1]。这种电容器的储能是通过使电解质溶液进行电化学极化来实现的，并没有产生电化学反应，储能过程是可逆的。超级电容器是介于传统物理电容器和电池之间的一种较佳的储能元件，与蓄电池相比其巨大的优越性表现为：（1）比功率高，可达300～5 000W/kg，相当于蓄电池的5～10倍。……