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使用超級電容器組作為儲能裝置的直流電源的制作方法

文檔序號:7448376閱讀:331來源:國知局
專利名稱:使用超級電容器組作為儲能裝置的直流電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本實用新型涉及的是直流電源,特別涉及的是使用超級電容器組作為儲能裝置的直流電源。
背景技術(shù)
直流電源主要是為輸配電的控制設(shè)備、通信設(shè)備提供的電源。目前電力系統(tǒng)中的直流電源都是采用蓄電池的直流屏,現(xiàn)有技術(shù)中蓄電池對運(yùn)行環(huán)境和運(yùn)行條件有如下較高要求1.不能過充電或過放電。例如2. OV的蓄電池終止放電電壓為1. 8V,到達(dá)1. 8V電壓繼續(xù)放電就會給蓄電池造成損傷;2.輸出的電量較少——儲能裝置中電荷的利用率較低;3.不能多次反復(fù)充放電,否則容量就會下降——國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定“10Ah的蓄電池在第六次充放電時的實際容量應(yīng)不低于額定容量”。蓄電池在經(jīng)歷約1000次充放電后就會報廢。為此,直流電源一直是配電自動化實施的瓶頸,上述采用蓄電池做直流電源已不能適應(yīng)智能電網(wǎng)建設(shè)的需要,人們迫切需要人們迫切需要一種滿足其設(shè)備的控制和信息流交互要求的直流電源出現(xiàn)。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服上述技術(shù)缺陷,提供一種適于智能電網(wǎng)發(fā)展需求,滿足其設(shè)備的控制和信息流交互要求的可靠的直流電源。解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是一種使用超級電容器組作為儲能裝置的直流電源,所述直流電源包括交流輸入電源、AC/DC變換器、儲能模塊、DC/DC變換器、檢測及控制電路、監(jiān)控電路和用電設(shè)備;其中交流輸入電源依次串聯(lián)AC/DC變換器、儲能模塊、DC/DC變換器和用電設(shè)備;在儲能模塊和DC/DC變換器的節(jié)點上連接檢測及控制電路輸入端,檢測及控制電路輸出端串聯(lián)監(jiān)控電路輸入端,監(jiān)控電路輸出端連接DC/DC變換器的輸入端。本實用新型的有益效果是(1)本實用新型儲能模塊全部采用多個電容串聯(lián)構(gòu)成一個串聯(lián)支路電容組,再由多個串聯(lián)支路電容組并聯(lián)組成。儲能模塊采用超級電容器組作為儲能裝置,具有較大的容量、較高的能量、較寬的工作溫度范圍和極長的使用壽命;而與蓄電池相比,它又具有較高的比功率,且對環(huán)境無污染。充分發(fā)揮超級電容器組器能量轉(zhuǎn)換率高、壽命長、多次反復(fù)充電特點,大幅延長供電時間。(2)儲能模塊3利用了超級電容器組不存在過放電的特性,該實用新型輸出電路采用高效DC/DC變換電路,其中的DC/DC變換器關(guān)斷電壓(aV)設(shè)置可為儲能模塊3額定電壓η的1/2、1/3、1/4甚至更低。這樣就可以大幅提高儲能模塊的電荷利用率,在儲能模塊儲存電量一定的情況下,大幅延長供電時間。[0012](3)檢測及控制電路能實時獲得儲能模塊的電壓采樣信號,并將其輸送到監(jiān)控電路,監(jiān)控電路可實時顯示儲能模塊的剩余能量和工作狀態(tài)。監(jiān)控電路還能顯示DC/DC變換器輸出是否正常以及可以提供交流輸入、直流輸出的失電及欠壓報警信號。檢測及控制電路能根據(jù)DC/DC變換器的輸出電流信號判斷用電設(shè)備是否正在運(yùn)轉(zhuǎn),確保用電設(shè)備能夠完成工作。利用超級電容器組作為儲能裝置,達(dá)到長壽命、高利用率的直流電源,該直流電源適用于配網(wǎng)發(fā)電廠、輸電站、開關(guān)站、配電站、箱式變電站,為斷路器或負(fù)荷開關(guān)彈簧操作機(jī)構(gòu)電機(jī)分合閘操作和配電終端、通訊等裝置提供直流電源,也可作為獨立電源應(yīng)用。

圖1是本實用新型電路方框圖;圖2是圖1中儲能模塊電路示意圖?!陡綀D中序號說明》1 交流輸入電源;2 :AC/DC變換器;3 儲能模塊;4 檢測及控制電路;5 監(jiān)控電路;6 :DC/DC 變換器;7 用電設(shè)備;A、B 節(jié)點;Ch、C1^ C1,、C2+ C2_2、C2_n、(^、Cn_2、Cn_n 電容。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的實施例進(jìn)一步詳述圖1是本實用新型電路方框圖;圖2是圖1中儲能模塊電路示意圖。如圖1、圖2所示,本實用新型提供一種使用超級電容器組作為儲能裝置的直流電源,所述直流電源包括交流輸入電源1、AC/DC變換器2、儲能模塊3、DC/DC變換器6、檢測及控制電路4、監(jiān)控電路5和用電設(shè)備7 ;其中交流輸入電源1依次串聯(lián)AC/DC變換器2、儲能模塊3、DC/DC變換器6和用電設(shè)備7 ;在儲能模塊3和DC/DC變換器6的節(jié)點A、節(jié)點B 上連接檢測及控制電路4輸入端,檢測及控制電路4輸出端串聯(lián)監(jiān)控電路5輸入端,監(jiān)控電路5輸出端連接DC/DC變換器6的輸入端。所述儲能模塊3包括多個電容串聯(lián)構(gòu)成一個串聯(lián)支路電容組,再由多個串聯(lián)支路電容組并聯(lián)組成超級電容器組。如圖2所示,更具體地說,儲能模塊3包括多個電容(VpCn、……Cg依次串聯(lián)連接為一個電容組、多個電容C2-i、C^2……c2-n依次串聯(lián)連接為二個電容組、多個電容cn_i、 cn_2……Cn_n依次串聯(lián)連接為第η個電容組;再由上述一個電容組、二個電容組、……第η個電容組并聯(lián)組成超級電容器組。儲能模塊3采用超級電容器組作為儲能裝置,具有較大的容量、較高的能量、較寬的工作溫度范圍和極長的使用壽命;而與蓄電池相比,它又具有較高的比功率,且對環(huán)境無污染。充分發(fā)揮超級電容器組器能量轉(zhuǎn)換率高、壽命長、多次反復(fù)充電特點,大幅延長供電時間。更具體地說,220V或380V交流輸入電源經(jīng)AC/DC變換器2輸入端,輸出直流電流為儲能模塊3充電,儲能模塊3的電壓逐漸上升。當(dāng)儲能模塊3電壓達(dá)到一定數(shù)值——即儲能模塊3電壓達(dá)到DC/DC變換器6的關(guān)斷電壓時,DC/DC變換器6可輸出用電設(shè)備所需的工作電壓。儲能模塊3的電壓隨充電時間逐漸上升,到設(shè)定的最高電壓時停止;這時AC/ DC變換器2進(jìn)入恒壓工作模式并輸出微小電流補(bǔ)充儲能模塊3的自放電損耗以及DC/DC變換器6的空載損耗。當(dāng)儲能模塊3充滿電,沒有交流輸入的情況下,用電設(shè)備工作,儲能模塊3的電壓逐漸下降,下降到DC/DC變換器6的關(guān)斷電壓時,DC/DC變換器6停止工作。超級電容器組是近幾年才發(fā)展起來的一種專用于儲能的特種電容器,有著法拉級的超大電容量,比傳統(tǒng)的電解電容器的能量密度高上百倍,漏電流小近千倍,它的放電比功率較蓄電池高近十倍,不需要任何維護(hù)和保養(yǎng),壽命長達(dá)十年以上,是一種理想的大功率物理二次電源,已成功的用作內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的啟動電源;電動車的起步、加速、爬坡電源;高壓開關(guān)的分合閘操作電源及用于電傳動裝甲車和大型充磁設(shè)備中。本實用新型采用的超級電容器組可以大電流輸出放電,短路放電也不會對它造成傷害——不存在過放電的問題;可以輸出較多的電量——只要負(fù)荷索取它便輸出,能量轉(zhuǎn)換率高;可以反復(fù)充放電一充放電次數(shù)達(dá)100000次,容量幾乎沒有變化,壽命長。
權(quán)利要求1.一種使用超級電容器組作為儲能裝置的直流電源,其特征在于,所述直流電源包括 交流輸入電源⑴、AC/DC變換器⑵、儲能模塊(3)、DC/DC變換器(6)、檢測及控制電路 G)、監(jiān)控電路(5)和用電設(shè)備(7);其中交流輸入電源⑴依次串聯(lián)AC/DC變換器O)、儲能模塊(3)、DC/DC變換器(6)和用電設(shè)備(7);在儲能模塊(3)和DC/DC變換器(6)的節(jié)點上連接檢測及控制電路(4)輸入端,檢測及控制電路(4)輸出端串聯(lián)監(jiān)控電路( 輸入端,監(jiān)控電路(5)輸出端連接DC/DC變換器(6)的輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的使用超級電容器組作為儲能裝置的直流電源,其特征在于,所述儲能模塊C3)包括多個電容串聯(lián)構(gòu)成一個串聯(lián)支路電容組,再由多個串聯(lián)支路電容組并聯(lián)組成超級電容器組。
專利摘要本實用新型公開一種使用超級電容器組作為儲能裝置的直流電源,所述直流電源包括交流輸入電源、AC/DC變換器、儲能模塊、DC/DC變換器、檢測及控制電路、監(jiān)控電路和用電設(shè)備;交流輸入電源依次串聯(lián)AC/DC變換器、儲能模塊、DC/DC變換器和用電設(shè)備;在儲能模塊和DC/DC變換器節(jié)點上連接檢測及控制電路輸入端,檢測及控制電路輸出端串聯(lián)監(jiān)控電路輸入端,監(jiān)控電路輸出端連接DC/DC變換器輸入端。本實用新型有益效果具有較寬工作溫度范圍、極長使用壽命、高能量轉(zhuǎn)換率和利用率,無污染,多次反復(fù)充電,大幅延長供電時間;適用于配網(wǎng)發(fā)電廠、輸電站、開關(guān)站、配電站、箱式變電站、斷路器或負(fù)荷開關(guān)彈簧操作機(jī)構(gòu)電機(jī)分合閘操作、配電終端和通訊等裝置,作獨立電源應(yīng)用。
文檔編號H02J1/00GK201956683SQ20112008837
公開日2011年8月31日 申請日期2011年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月30日
發(fā)明者張婕, 杜洋, 王僑舉, 甄雪靈, 顧德明 申請人:天津市三源電力設(shè)備制造有限公司
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