CN204012881U - 一种智能免维护超级电容直流电源的充电控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种智能免维护超级电容直流电源的充电控制系统，包括交流输入电源和AC/DC变换器，所述的交流输入电源串联AC/DC变换器，其主要技术特点是：所述的AC/DC变换器的输出端包括如下两条电路连接：一条线路依次串联储能模块、DC/DC变换器和用电设备；另一条线路直接连接用电设备。本控制系统设计合理，其采用超级电容模组并且AC/DC变换器采用恒流限压模式，能够为用电设备提供稳定、可靠的直流电源，同时具有非常高的使用寿命，可以实现快速充电，不需要定期活化；高低温特性好，-40℃～85℃范围内可靠工作。
Description
技术领域
本实用新型属于超级电容直流电源技术领域，尤其是一种智能免维护超级电容直流电源的充电控制系统。
背景技术
目前箱式变电站的供电技术是采取直流开关配铅酸电池的方案即直流屏UPS电源，这种技术缺点就是采用的储能工具是铅酸电池，铅酸电池的寿命短，故障率较高。由于电池需要定期充放电活化管理，实际电网运行是不能停电的，因此能活化几率很小，电池如果不定期活化，将会大大降低其寿命；另外铅酸电池的高低温特性不好，低温容量衰减严重，高温电池老化加快，在北方或者南方限制其使用；铅酸电池内部是化学能源，会产生污染，破坏环境。
为此，采用铅酸电池做直流电源已不能适应智能电网建设的需要，人们迫切需要一种满足其设备的控制和信息流交互要求的直流电源出现。智能免维护超级电容直流电源是采用超级电容器代替铅酸电池的直流电源。主要是在配网开关站、配电站、柱上开关、柱上变压器、箱式变电站中为输配电的控制设备、通信设备提供直流电源。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、性能稳定、寿命长且有利于环保的智能免维护超级电容直流电源的充电控制系统。
本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种智能免维护超级电容直流电源的充电控制系统，包括交流输入电源和AC/DC变换器，所述的交流输入电源串联AC/DC变换器，所述的AC/DC变换器的输出端包括如下两条电路连接：一条线路依次串联储能模块、DC/DC变换器和用电设备；另一条线路直接连接用电设备。
而且，所述AC/DC变换器包括EMI滤波电路、整流电路、第一功率变换电路、第一PWM控制电路、第二功率变换电路、第二PWM控制电路、第一输出整流电路、第二输出整流电路和二极管；所述EMI滤波电路的输入端与交流电源的输出端相连接，EMI滤波电路的输出端串联整流电路，该整流电路的输出端包括如下两条电路连接：第一条线路串联第一功率变换电路，该第一功率变换电路串联第一输出整流电路至储能模块，该第一功率变换电路还串联第一PWM控制电路与第一输出整流电路串联至储能模块，第二条线路串联第二功率变换电路，该第二功率变换电路串联第二输出整流电路、二极管至用电设备，该第二功率变换电路还串联第二PWM控制电路与第二输出整流电路串联，并串联二极管至用电设备。
而且，所述DC/DC变换器包括EMI滤波电路、隔离变换电路、PWM控制电路、输出整流滤波电路，所述EMI滤波电路输入端与储能模块的输出端相连接，EMI滤波电路输出端与隔离变换电路相连接，该隔离变换电路包括如下两条线路连接：一条线路串联输出整流滤波电路至用电设备；另一条线路串联PWM控制电路。
而且，所述的储能模块采用超级电容模组。
本实用新型的优点和积极效果是：
1、本控制系统的AC/DC变换器采用恒流限压模式，支持从0V开始充电，支持0V开始充电是此AC/DC变换器的核心，AC/DC变换器同时还提供一路负载输出，并与充电回路互相独立，既能够为储能模块充电，又可在储能模块未到工作电压情况下直接为用电设备提供稳定、可靠的直流电源。
2、本控制系统的储能模块采用的超级电容模组放电特性不同于电池，超级电容模组放电电压是持续降低直到接近0V为止，因此，放电需要一块直流稳压电源DC/DC变换器，为了尽可能提高超级电容模组的利用率，放电DC/DC变换器的输入工作范围尽可能宽，既有过流保护又有过热保护，为用电设备提供可靠直流电源。
3、本控制系统的储能模块采用超级电容模组具有非常高的使用寿命，可达10年以上，充放电循环次数达10万次以上；放电电流大；充电管理简单，可以实现快速充电，不需要定期活化；高低温特性好，-40℃～85℃范围内可靠工作，为用电设备提供优质电源。
附图说明
图1是智能免维护超级电容直流电源原理方框图；
图2是AC/DC变换器内部原理方框图；
图3是DC/DC变换器内部原理方框图；
图中，1：交流输入电源；2：AC/DC变换器；3：储能模块；4：DC/DC变换器；5：用电设备；21：EMI滤波电路；22：整流电路；23：第一功率变换电路；24：第一PWM控制电路；25：第二功率变换电路；26：第二PWM控制电路；27：第一输出整流电路；28：第二输出整流电路；29：二极管；41：EMI滤波电路；42：隔离变换电路；43：PWM控制电路；44：输出整流滤波电路。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型实施例做进一步详述：
一种智能免维护超级电容直流电源的充电控制系统，如图1所示，包括交流输入电源1、AC/DC变换器2、储能模块3、DC/DC变换器4、用电设备5，所述的交流输入电源串联AC/DC变换器，所述的AC/DC变换器的输出端分两条如下电路连接：一条线路依次串联储能模块、DC/DC变换器和用电设备；另一条线路连接用电设备。在本实施例中，储能模块采用超级电容模组。
如图2所示，所述AC/DC变换器包括：EMI滤波电路21、整流电路22、第一功率变换电路23、第一PWM控制电路24、第二功率变换电路25、第二PWM控制电路26、第一输出整流电路27、第二输出整流电路28和二极管29。AC/DC变换器的输入端A分两条线路：其中一条线路串联EMI滤波电路、整流电路、通过节点A1串联第一功率变换电路，该第一功率变换电路串联第一输出整流电路至输出端B，第一功率变换电路串联第一PWM控制电路与第一输出整流电路串联，至输出端B，该输出端B与储能模块相连接；另一条线路串联EMI滤波电路、整流电路、通过节点A1串联第二功率变换电路，该第二功率变换电路串联第二输出整流电路、二极管至输出端C，第二功率变换电路串联第二PWM控制电路与第二输出整流电路串联，并串联二极管至输出端C，该输出端C与用电设备相连接。
如图3所示，所述DC/DC变换器包括EMI滤波电路41、隔离变换电路42、PWM控制电路43、输出整流滤波电路44。储能模块的输出端D串联EMI滤波电路、隔离变换电路，该隔离变换电路分两条线路，其中一条线路串联输出整流滤波电路至输出端E，输出端E连接用电设备；另一条线路串联PWM控制电路。
需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。
Claims (4)
1.一种智能免维护超级电容直流电源的充电控制系统，包括交流输入电源和AC/DC变换器，所述的交流输入电源串联AC/DC变换器，其特征在于：所述的AC/DC变换器的输出端包括如下两条电路连接：一条线路依次串联储能模块、DC/DC变换器和用电设备；另一条线路直接连接用电设备。
2.根据权利要求1所述的一种智能免维护超级电容直流电源的充电控制系统，其特征在于：所述AC/DC变换器包括EMI滤波电路、整流电路、第一功率变换电路、第一PWM控制电路、第二功率变换电路、第二PWM控制电路、第一输出整流电路、第二输出整流电路和二极管；所述EMI滤波电路的输入端与交流电源的输出端相连接，EMI滤波电路的输出端串联整流电路，该整流电路的输出端包括如下两条电路连接：第一条线路串联第一功率变换电路，该第一功率变换电路串联第一输出整流电路至储能模块，该第一功率变换电路还串联第一PWM控制电路与第一输出整流电路串联至储能模块，第二条线路串联第二功率变换电路，该第二功率变换电路串联第二输出整流电路、二极管至用电设备，该第二功率变换电路还串联第二PWM控制电路与第二输出整流电路串联，并串联二极管至用电设备。
3.根据权利要求1所述的一种智能免维护超级电容直流电源的充电控制系统，其特征在于：所述DC/DC变换器包括EMI滤波电路、隔离变换电路、PWM控制电路、输出整流滤波电路，所述EMI滤波电路输入端与储能模块的输出端相连接，EMI滤波电路输出端与隔离变换电路相连接，该隔离变换电路包括如下两条线路连接：一条线路串联输出整流滤波电路至用电设备；另一条线路串联PWM控制电路。
4.根据权利要求1至3任一项所述的一种智能免维护超级电容直流电源的充电控制系统，其特征在于：所述的储能模块采用超级电容模组。
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| CN110707735A (zh) * | 2019-11-21 | 2020-01-17 | 广州供电局有限公司 | 超级电容电源模组以及馈线终端 |
| CN110752655A (zh) * | 2019-11-11 | 2020-02-04 | 国网河南省电力公司南阳供电公司 | 一种实现交流恒压充电的混合储能装置 |
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