一種變電站站用超級電容器直流電源裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及變電站用電源，具體涉及一種變電站站用超級電容器直流電源裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]直流系統(tǒng)在變電站、工礦企業(yè)變配電所、水電站、發(fā)電廠等供電系統(tǒng)中占有重要的地位，主要用于高壓斷路器的分合閘、繼電保護(hù)、通信設(shè)備、事故照明等方面的供電。此外，也作為通訊設(shè)備、計(jì)算機(jī)設(shè)備、移動救援車等重要設(shè)備的備用電源。
[0003]目前變電站中使用最為普遍的直流屏為閥控密封鉛酸蓄電池直流屏，但該鉛酸蓄電池存在功率密度低、工作溫度范圍窄、使用壽命短、維護(hù)難、污染環(huán)境等缺點(diǎn)。因此研究基于綠色、高效新型蓄電池的電源裝置替代是必然趨勢。超級電容器是一種新型儲能裝置，它具有功率密度高、充放電效率高、免維護(hù)、充電時(shí)間短、使用壽命長、溫度特性好、節(jié)約能源和綠色環(huán)保等特點(diǎn)，在變電站直流系統(tǒng)中應(yīng)用前景日益受到關(guān)注。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種變電站站用超級電容器直流電源裝置，該裝置解決了現(xiàn)有變電站直流供電系統(tǒng)功率密度低、工作溫度范圍窄、使用壽命短、維護(hù)難、存在環(huán)境污染的問題，具有功率密度高、充放電倍率高、容量利用率高、維護(hù)簡單，使用壽命長的特點(diǎn)。
[0005]本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種變電站站用超級電容器直流電源裝置，包括AC/DC變換器、DC/DC變換器、主控制器、超級電容器儲能單元;所述超級電容器儲能單元包含超級電容器串并聯(lián)模組和均壓監(jiān)視電路模塊;均衡監(jiān)視電路的輸入端接超級電容器串并聯(lián)模塊的輸出端，將采集超級電容器串并聯(lián)模塊的電流、電壓、溫度、充放電次數(shù)等數(shù)據(jù)信號，均衡監(jiān)視電路出端連接主控制器的第三輸入端；
[0006]所述AC/DC變換器的第一輸入端外接單相交流電源，AC/DC變換器的第二輸入端與主控制器的第一輸出端相連，AC/DC變換器的第一輸出端與超級電容器儲能單元的第一輸入端相連，AC/DC變換器的第一輸出端通過直流母線與DC/DC變換器的第三輸入端相連，AC/DC變換器的第二輸出端與DC/DC變換器的第一輸入端相連;DC/DC變換器的第二輸入端與主控制器的第二輸出端相連接，DC/DC變換器的第一輸出端接變電站48V負(fù)載，DC/DC變換器第二輸出端接變電站220V負(fù)載;主控制器的第三輸入端與超級電容器存儲單元的第一輸出端相連。
[0007]更進(jìn)一步的方案是，所述主控制器包括ARM主控芯片、液晶顯示屏、鍵盤、CAN通信模塊和與外界通信的RS485接口；ARM主控芯片分別于液晶顯示屏、鍵盤、CAN通信模塊和與外界通信的RS485接口連接。
[0008]更進(jìn)一步的方案是，所述AC/DC變換器包括單相不控整流電路、第一 EMI濾波器和單端正勵(lì)隔離型BUCK變換器，單端正勵(lì)隔離型BUCK變換器的受控開關(guān)器件由主控制器電控制，第一 EMI濾波器的輸入端接變電站站用單相交流電源或變電站低壓柜單相交流電源，第一 EMI濾波器輸出端接單相不控整流器的輸入端，單相不控整流器的輸出端接單端正勵(lì)隔離型BUCK變換器的第一輸入端，單端正勵(lì)隔離型BUCK變換器的第一輸出端接超級電容器儲能單元的第一輸入端，單端正勵(lì)隔離型BUCK變換器的第二輸出端接DC/DC變換器的第一輸入端；
[0009]所述單端正勵(lì)隔離型BUCK變換器包括可控電力開關(guān)Vl和V2、二極管D5和D6、隔離變壓器Tl，可控電力開關(guān)Vl和V2的柵極通過隔離驅(qū)動電路與UC3845芯片連接，可控電力開關(guān)Vl的源極與二極管D5連接后再與可控電力開關(guān)Vl的源極連接;可控電力開關(guān)V2的漏極與二極管D6連接后再與可控電力開關(guān)Vl的漏極連接;可控電力開關(guān)V2的漏極與隔離變壓器Tl的初級的異名端連接，可控電力開關(guān)Vl的源極與隔離變壓器Tl的初級的同名端連接;隔離變壓器Tl的次級繞組通過主控制器與UC3845芯片連接；隔離變壓器Tl的次級繞組與DC/DC變換器連接。
[0010]更進(jìn)一步的方案是，所述單端正勵(lì)隔離型BUCK變換器還包括濾波電路；
[0011]所述濾波電路包括二極管D7和D8、電感L1、電容C2;二極管D7的一端與隔離變壓器Tl的次級繞組的同名端連接，二極管D7的另一端與二極管D8連接后再與隔離變壓器Tl的次級繞組的異名端連接;二極管D7的另一端與電感LI連接后再與電容C2連接，最后與隔離變壓器Tl的次級繞組的異名端連接；電容C2的兩端通過主控制器與UC3845芯片連接；電容C2的兩端分別與DC/DC變換器連接。
[0012]更進(jìn)一步的方案是，所述DC/DC變換器包括第二 EMI濾波器、一路BOOST變換器和兩路雙端反勵(lì)串聯(lián)隔離BOOST變換器，所述第二 EMI濾波器的輸入端與AC/DC變換器的輸出端連接，第二 EMI濾波器的第一輸出端與一路BOOST變換器連接，第二 EMI濾波器的第二輸出端與兩路雙端反勵(lì)串聯(lián)隔離BOOST變換器連接；
[0013]所述一路BOOST變換器包括濾波電容C4、電感L2、受控電力開關(guān)V5、二極管Dl I和濾波電容C8;濾波電容C4的一端與第二 EMI濾波器的第一輸出端連接，濾波電容C4的另一端與第二 ΕΜΓ濾波器的第二輸出端連接;濾波電容C4的一端與電感L2連接后再與受控電力開關(guān)V5的漏極連接，濾波電容C4的另一端與受控電力開關(guān)V5的源極連接，受控電力開關(guān)V5的柵極通過驅(qū)動電路與UC3842芯片連接;受控電力開關(guān)V5的漏極與二極管Dl I和濾波電容C8串聯(lián)連接后與受控電力開關(guān)V5的源極連接;濾波電容C8的兩端與超級電容器儲能單元的均壓監(jiān)視電路模塊連接，均壓監(jiān)視電路模塊通過主控器與UC3842芯片連接;濾波電容C8的兩端與變電站48V直流負(fù)載連接；
[0014]所述兩路雙端反勵(lì)串聯(lián)隔離BOOST變換器包括濾波電容C3、受控電力開關(guān)V3和V4、隔離變壓器T2和T3、二極管D9和D10、濾波電容C5、濾波電容C6和濾波電容C7，第二 EMI濾波器的第一輸出端通過濾波電容C3與受控電力開關(guān)V3、V4的源極連接，受控電力開關(guān)V3的漏極與隔離變壓器T2的初級的異名端連接，受控電力開關(guān)V4的漏極與隔離變壓器T3的初級的異名端連接，隔離變壓器T2和T3的初級的同名端與第二 EMI濾波器的第一輸出端連接;受控電力開關(guān)V3和V4的柵極通過驅(qū)動放大電路與UC3845芯片連接;隔離變壓器T2的次級的異名端與二極管D9的一端連接，二極管D9的另一端與濾波電容C5的一端連接，濾波電容C5的另一端與隔離變壓器T2的次級的同名端連接;隔離變壓器T3的次級的異名端與二極管DlO的一端連接，二極管D1的另一端與濾波電容C6的一端連接，濾波電容C6的另一端與隔離變壓器T3的次級的同名端連接;濾波電容C5的一端通過濾波電容C7與濾波電容C6的另一端連接;濾波電容C7的兩端與超級電容器儲能單元的均壓監(jiān)視電路模塊連接，均壓監(jiān)視電路模塊通過主控器與UC3845芯片連接;濾波電容C7的兩端與變電站220V直流負(fù)載連接。
[0015]更進(jìn)一步的方案是，所述超級電容器串并聯(lián)模組由多個(gè)超級電容器串并聯(lián)而成。
[0016]更進(jìn)一步的方案是，均壓監(jiān)視電路模塊包括UC3902并聯(lián)均壓電路，所述UC3902并聯(lián)均壓電路包括UC3902芯片、電阻R1-R6、電容C9-C11，UC3902芯片的SEN端與電容C9的一端連接，電容C9的另一端與電阻Rl、電阻R2、電阻R3的串聯(lián)連接后與電容C9的一端連接；UC3902芯片的ADJ端接于電阻Rl和電阻R2之間；電阻R2和電阻R3之間連接有主控制器；UC3902芯片的六0邛端與電阻1?5連接后接地；電容09的一端與電阻1?4連接后接地;1^3902芯片的COMP端與電阻R6與電容ClO的串聯(lián)連接后接地;UC3902芯片的SHA-端接地;UC3902芯片的SHA+與直流母線連接;UC3902芯片的VCC端與電容Cll連接后接地。
[0017]本實(shí)用新型采用超級電容器串并聯(lián)模塊，從而解決了變電站直流供電系統(tǒng)功率密度低、工作溫度范圍窄、使用壽命短、維護(hù)難、存在環(huán)境污染的問題，具有功率密度高、充放電倍率高、容量利用率高、維護(hù)簡單，使用壽命長的特點(diǎn)。
【附圖說明】
[0018]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，附圖中:
[0019]圖1為變電站站用超級電容器直流電源裝置的整體結(jié)構(gòu)圖；
[0020]圖2為AC/DC變換器的原理圖；
[0021 ]圖3為DC/DC變換器的原理圖；
[0022]圖4為均壓監(jiān)視電路模塊的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一