Diseño y construcción de un banco de supercapacitores

Abstract

En el presente informe se detallan el diseño y la construcción de un banco de supercapacitores (SC) junto con las simulaciones realizadas durante el proceso de diseño y las mediciones realizadas una vez construido. El mismo fue confeccionado con 20 elementos de 400 [F] nominales, combinados de forma de lograr una tensión nominal de 27 [V] y una capacidad nominal de 80 [F]. Se desarrollan todos los fundamentos teóricos básicos sobre supercapacitores y sistemas de balanceo para comprender su funcionamiento. El banco construido incorpora un novedoso método de balanceo de tensiones de celda basado en transistores mosfet, elemental para el funcionamiento del mismo al resguardar tanto la salud del usuario como de los SC. Además posee un sensor de corriente, sensores de temperatura y un amplificador de tensión aislado.

The present work specifies the designing and construction processes of a supercapacitor bank. In order to comprehend the operation of the entire system, all the theoretical and fundamental knowledge about it is introduced. To begin with, there is a brief introduction of ultracapacitors (SC) and, taken that information into account, the supercapacitor bank is implemented with ultracapacitors. The elements are arranged to obtain a nominal working voltage of about 26.5 [V], with 82.5 [F] properly measured. A balancing method for each cell of the supercapacitor stack is needed, as well as an analog temperature sensor, a current Hall Effect sensor, and an optocoupled isolated voltage sensor. The bank is designed to be implemented in a complex functional hybrid energy generation system. Finally, a set of measures on the system are presented to verify the design, to characterize both the supercapacitor stack and the chosen balancing system method.