瞬態(tài)動(dòng)力功率補(bǔ)償器及補(bǔ)償供電方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及瞬態(tài)動(dòng)力功率補(bǔ)償器及補(bǔ)償供電方法，屬于電路系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于功率型用電單元而言，目前采用容量較大的鉛酸蓄電池作為能量單元為其供電，而功率型用電單元啟動(dòng)時(shí)需要瞬態(tài)大電流，為滿足功率型用電單元啟動(dòng)所需的瞬態(tài)大功率要求，不得不“超量配置”鉛酸電池，使電池又大又笨重，既浪費(fèi)資源又不經(jīng)濟(jì)。同時(shí)由于功率型用電單元啟動(dòng)電流較大，對(duì)鉛酸蓄電池的電流沖擊較大，造成正極板活性物質(zhì)脫落，使得鉛酸電池組容量下降較快，使用壽命較短(一般為2?3年)，更換較為頻繁，增加用戶設(shè)備維護(hù)工作量和使用成本。并且鉛酸蓄電池主要含硫酸和重金屬鉛，對(duì)生態(tài)環(huán)境污染很大，又帶來極高的廢舊電池回收、處置等社會(huì)成本和環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)。
[0003]以內(nèi)燃機(jī)車輛為例，蓄電池作為能量單元是內(nèi)燃機(jī)車輛必不可少的電源之一，在車輛內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)向啟動(dòng)電機(jī)供電；發(fā)動(dòng)機(jī)不工作或發(fā)動(dòng)機(jī)在不高的轉(zhuǎn)速下工作時(shí)，蓄電池向非功率型用電單元供電；在非功率型用電單元功率超過發(fā)電裝置功率時(shí)，蓄電池同發(fā)電機(jī)聯(lián)合向非功率型用電單元供電。如圖1所示，內(nèi)燃機(jī)車輛的供電系統(tǒng)包括啟動(dòng)電機(jī)1、啟動(dòng)開關(guān)2、蓄電池4、車載耗電裝置5、車載發(fā)電機(jī)6和電壓調(diào)節(jié)器7，蓄電池4通過啟動(dòng)開關(guān)2與啟動(dòng)電機(jī)I連接，蓄電池4與車載耗電裝置5和車載發(fā)電機(jī)6并聯(lián)，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)開關(guān)2閉合，由蓄電池4為啟動(dòng)電機(jī)供電，在內(nèi)燃機(jī)啟動(dòng)后，啟動(dòng)開關(guān)2斷開，蓄電池向車載耗電裝置供電。蓄電池既要承擔(dān)啟動(dòng)電機(jī)的啟動(dòng)任務(wù)，又要為耗電裝置供電，兩類用電負(fù)載的不同用電特性對(duì)蓄電池性能要求差異很大:啟動(dòng)電機(jī)作為功率型用電單元要求蓄電池放電倍率性能優(yōu)異，而其它負(fù)載作為非功率型用電單元?jiǎng)t要求蓄電池具備一定容量即可、倍率性能要求不高。這種情況導(dǎo)致蓄電池為滿足發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)所需的瞬態(tài)大功率，不得不“超量配置”，使電池又大又笨重，不僅浪費(fèi)資源，而且也不經(jīng)濟(jì)。當(dāng)蓄電池承擔(dān)啟動(dòng)電機(jī)功率型用電單元任務(wù)時(shí)，需要經(jīng)受啟動(dòng)電機(jī)大電流的沖擊，對(duì)蓄電池造成損害，影響蓄電池的使用壽命，且蓄電池使用過程中，由于使用人員或維護(hù)人員無法準(zhǔn)確確認(rèn)蓄電池使用狀態(tài)，通常以車輛隔夜后啟動(dòng)是否順暢的狀況作為判定蓄電池壽命是否終結(jié)的標(biāo)準(zhǔn)，而不是以蓄電池?zé)o法蓄電或無法正常供應(yīng)非功率型用電單元用電作為蓄電池報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)，造成蓄電池被“過早判廢”。
[0004]為此，有人提出在蓄電池兩端并聯(lián)超級(jí)電容的方式來共同為啟動(dòng)電機(jī)供電，雖然這種方案在一定程度上延長了蓄電池的使用壽命，但是蓄電池還是要承擔(dān)功率型用電單元的啟動(dòng)任務(wù)，并沒有從根本上解決蓄電池為功率型用電單元供電導(dǎo)致對(duì)蓄電池電流沖擊大，造成蓄電池壽命降低的問題;而且由于蓄電池與功率型用電單元電壓“箝位”問題，這種改進(jìn)對(duì)內(nèi)燃機(jī)啟動(dòng)問題的改善也很有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種瞬態(tài)動(dòng)力功率補(bǔ)償器及補(bǔ)償供電方法，以解決目前采用能量單元為功率型用電單元供電導(dǎo)致能量單元“超量配置”，并且對(duì)能量單元電流沖擊大，造成能量單元壽命降低等問題。
[0006]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而提供一種瞬態(tài)動(dòng)力功率補(bǔ)償器，該瞬態(tài)動(dòng)力功率補(bǔ)償器包括由功率單元和隔離充電單元串接而成主補(bǔ)償電路，該主補(bǔ)償電路的兩端用于并接能量單元，所述功率單元用于為功率型用電單元供電，所述隔離充電單元用于在功率單元電量低于設(shè)定值時(shí)或功率型用電單元工作前為功率單元充電，在其它時(shí)候斷開功率單元與能量單元的電流通路，所述的功率單元為高倍率放電的儲(chǔ)能器件。
[0007]所述的隔離充電單元包括充電電路，所述的充電電路為AC-DC-AC-DC開關(guān)電路、AC-DC開關(guān)電路、DC-AC-DC開關(guān)電路或DC-DC開關(guān)電路。
[0008]所述的AC-DC-AC-DC開關(guān)電路包括依次連接的輸入整流濾波電路、高頻變壓器和輸出整流濾波電路，所述輸入整流濾波電路的輸入端用于連接交流輸入，經(jīng)該開關(guān)電路處理后轉(zhuǎn)換為與功率單元相適配的直流電輸入到功率單元。
[0009]所述的AC-DC開關(guān)電路包括依次連接的變壓器、整流濾波電路和穩(wěn)壓及限流電路，該開關(guān)電路的輸入端用于連接交流輸入，經(jīng)該開關(guān)電路處理后轉(zhuǎn)換為與功率單元相適配的直流電輸入到功率單元，為功率單元充電。
[0010]所述的DC-AC-DC開關(guān)電路包括依次連接的高頻變壓器和輸出整流濾波電路，高頻變壓器的一側(cè)用于連接直流輸入，經(jīng)該開關(guān)電路處理后轉(zhuǎn)換為與功率單元相適配的直流電輸入到功率單元，為功率單元充電。
[0011]所述的DC-DC開關(guān)電路包括依次連接的電壓變換電路和穩(wěn)壓及限流電路，電壓變換電路輸入端用于連接直流輸入，經(jīng)該開關(guān)電路處理后轉(zhuǎn)換為與功率單元相適配的直流電輸入到功率單元，為功率單元充電。
[0012]所述的功率單元為超級(jí)電容器單體、由超級(jí)電容器單體通過串并聯(lián)組成的模塊或者電容器陣列。
[0013]本發(fā)明還提供了一種瞬態(tài)動(dòng)力功率補(bǔ)償供電方法，該方法將用電設(shè)備根據(jù)功率特性進(jìn)行區(qū)分，分為功率型用電單元和非功率型用電單元，功率型用電單元僅由功率單元供電，非功率型用電單元由能量單元供電，功率單元和能量單元之間通過隔離充電單元進(jìn)行電氣隔離，在功率單元電量低于設(shè)定值時(shí)或功率型用電單元工作前，功率單元在隔離充電單元的控制下由能量單元或者外接電源充電，在其它時(shí)候斷開功率單元與能量單元的電流通路，所述的能量單元為儲(chǔ)能器件，所述的功率單元為高倍率放電的儲(chǔ)能器件。
[0014]所述隔離充電單元具備防反充功能，禁止功率單元向能量單元放電。所述的隔離充電單元包括充電電路，所述的充電電路為AC-DC-AC-DC開關(guān)電路、AC-DC開關(guān)電路、DC-AC-DC開關(guān)電路或DC-DC開關(guān)電路。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明將用電設(shè)備分為功率型用電單元和非功率型用電單元，功率型用電單元僅由瞬態(tài)動(dòng)力功率補(bǔ)償器中的功率單元供電，非功率型用電單元由與瞬態(tài)動(dòng)力功率補(bǔ)償器并聯(lián)的能量單元供電，以實(shí)現(xiàn)能量供給側(cè)和能量需求側(cè)的匹配和平衡，達(dá)到各司其職的目的，從而解決原有供電系統(tǒng)存在的一系列問題。瞬態(tài)動(dòng)力功率補(bǔ)償器包括串接的功率單元和隔離充電單元，其中功率單元用于連接功率型用電單元，隔離充電單元用于在能量單元不給功率單元充電時(shí)，斷開功率單元與能量單元的電流通路，并用于在功率型用電單元工作前或功率單元電量不足時(shí)，為功率單元充電，功率單元為能夠高倍率放電的儲(chǔ)能器件。本發(fā)明通過僅采用功率單元為功率型用電單元供電，解決了目前采用能量單元為功率型用電單元供電導(dǎo)致能量單元“超量配置”，并且對(duì)能量單元電流沖擊大，造成能量單元壽命降低等問題，防止因能量單元過度放電導(dǎo)致功率型用電單元不能啟動(dòng)的情況，同時(shí)利用功率單元承擔(dān)瞬態(tài)大功率作業(yè)任務(wù)，能夠提高功率型用電單元的工作性能。
[0016]同時(shí)由于能量單元不再承擔(dān)功率型用電單元的功率特性任務(wù)，能量單元只需具備一定容量即可，且倍率性能要求不高，所選用的能量單元可以適當(dāng)減小其體積和重量，在選型配置上實(shí)現(xiàn)瘦身，從而節(jié)約資源，并減少環(huán)境污染及后期處置成本。
[0017]本發(fā)明的瞬態(tài)動(dòng)力功率補(bǔ)償器中隔離充電單元具備防反充功能，任何時(shí)候功率單元都不能向能量單元放電。
【附圖說明】
[0018]圖1是目前內(nèi)