一種智能免維護超級電容直流電源的充電控制系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種智能免維護超級電容直流電源的充電控制系統，包括交流輸入電源和AC/DC變換器，所述的交流輸入電源串聯AC/DC變換器，其主要技術特點是：所述的AC/DC變換器的輸出端包括如下兩條電路連接：一條線路依次串聯儲能模塊、DC/DC變換器和用電設備；另一條線路直接連接用電設備。本控制系統設計合理，其采用超級電容模組并且AC/DC變換器采用恒流限壓模式，能夠為用電設備提供穩定、可靠的直流電源，同時具有非常高的使用壽命，可以實現快速充電，不需要定期活化；高低溫特性好，-40℃～85℃范圍內可靠工作。
【專利說明】一種智能免維護超級電容直流電源的充電控制系統
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于超級電容直流電源【技術領域】，尤其是一種智能免維護超級電容直流電源的充電控制系統。
【背景技術】
[0002]目前箱式變電站的供電技術是采取直流開關配鉛酸電池的方案即直流屏UPS電源，這種技術缺點就是采用的儲能工具是鉛酸電池，鉛酸電池的壽命短，故障率較高。由于電池需要定期充放電活化管理，實際電網運行是不能停電的，因此能活化幾率很小，電池如果不定期活化，將會大大降低其壽命；另外鉛酸電池的高低溫特性不好，低溫容量衰減嚴重，高溫電池老化加快，在北方或者南方限制其使用；鉛酸電池內部是化學能源，會產生污染，破壞環境。
[0003]為此，采用鉛酸電池做直流電源已不能適應智能電網建設的需要，人們迫切需要一種滿足其設備的控制和信息流交互要求的直流電源出現。智能免維護超級電容直流電源是采用超級電容器代替鉛酸電池的直流電源。主要是在配網開關站、配電站、柱上開關、柱上變壓器、箱式變電站中為輸配電的控制設備、通信設備提供直流電源。
【發明內容】
[0004]本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種設計合理、性能穩定、壽命長且有利于環保的智能免維護超級電容直流電源的充電控制系統。
[0005]本實用新型解決其技術問題是采取以下技術方案實現的:
[0006]一種智能免維護超級電容直流電源的充電控制系統，包括交流輸入電源和AC/DC變換器，所述的交流輸入電源串聯AC/DC變換器，所述的AC/DC變換器的輸出端包括如下兩條電路連接:一條線路依次串聯儲能模塊、DC/DC變換器和用電設備；另一條線路直接連接用電設備。
[0007]而且，所述AC/DC變換器包括EMI濾波電路、整流電路、第一功率變換電路、第一PWM控制電路、第二功率變換電路、第二 PWM控制電路、第一輸出整流電路、第二輸出整流電路和二極管；所述EMI濾波電路的輸入端與交流電源的輸出端相連接，EMI濾波電路的輸出端串聯整流電路，該整流電路的輸出端包括如下兩條電路連接:第一條線路串聯第一功率變換電路，該第一功率變換電路串聯第一輸出整流電路至儲能模塊，該第一功率變換電路還串聯第一 PWM控制電路與第一輸出整流電路串聯至儲能模塊，第二條線路串聯第二功率變換電路，該第二功率變換電路串聯第二輸出整流電路、二極管至用電設備，該第二功率變換電路還串聯第二 PWM控制電路與第二輸出整流電路串聯，并串聯二極管至用電設備。
[0008]而且，所述DC/DC變換器包括EMI濾波電路、隔離變換電路、PWM控制電路、輸出整流濾波電路，所述EMI濾波電路輸入端與儲能模塊的輸出端相連接，EMI濾波電路輸出端與隔離變換電路相連接，該隔離變換電路包括如下兩條線路連接:一條線路串聯輸出整流濾波電路至用電設備；另一條線路串聯PWM控制電路。
[0009]而且，所述的儲能模塊采用超級電容模組。
[0010]本實用新型的優點和積極效果是:
[0011]1、本控制系統的AC/DC變換器采用恒流限壓模式，支持從OV開始充電，支持OV開始充電是此AC/DC變換器的核心，AC/DC變換器同時還提供一路負載輸出，并與充電回路互相獨立，既能夠為儲能模塊充電，又可在儲能模塊未到工作電壓情況下直接為用電設備提供穩定、可靠的直流電源。
[0012]2、本控制系統的儲能模塊采用的超級電容模組放電特性不同于電池，超級電容模組放電電壓是持續降低直到接近OV為止，因此，放電需要一塊直流穩壓電源DC/DC變換器，為了盡可能提高超級電容模組的利用率，放電DC/DC變換器的輸入工作范圍盡可能寬，既有過流保護又有過熱保護，為用電設備提供可靠直流電源。
[0013]3、本控制系統的儲能模塊采用超級電容模組具有非常高的使用壽命，可達10年以上，充放電循環次數達10萬次以上；放電電流大；充電管理簡單，可以實現快速充電，不需要定期活化；高低溫特性好，-40°C?85°C范圍內可靠工作，為用電設備提供優質電源。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是智能免維護超級電容直流電源原理方框圖；
[0015]圖2是AC/DC變換器內部原理方框圖；
[0016]圖3是DC/DC變換器內部原理方框圖；
[0017]圖中，1:交流輸入電源；2:AC/DC變換器；3:儲能模塊；4:DC/DC變換器；5:用電設備；21:EMI濾波電路；22:整流電路；23:第一功率變換電路；24:第一 PWM控制電路；25:第二功率變換電路；26:第二 PWM控制電路；27:第一輸出整流電路；28:第二輸出整流電路；29:二極管；41:EMI濾波電路；42:隔離變換電路；43:PWM控制電路；44:輸出整流濾波電路。
【具體實施方式】
[0018]以下結合附圖對本實用新型實施例做進一步詳述:
[0019]一種智能免維護超級電容直流電源的充電控制系統，如圖1所示，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4、用電設備5，所述的交流輸入電源串聯AC/DC變換器，所述的AC/DC變換器的輸出端分兩條如下電路連接:一條線路依次串聯儲能模塊、DC/DC變換器和用電設備；另一條線路連接用電設備。在本實施例中，儲能模塊采用超級電容模組。
[0020]如圖2所示，所述AC/DC變換器包括:EMI濾波電路21、整流電路22、第一功率變換電路23、第一 PWM控制電路24、第二功率變換電路25、第二 PWM控制電路26、第一輸出整流電路27、第二輸出整流電路28和二極管29。AC/DC變換器的輸入端A分兩條線路:其中一條線路串聯EMI濾波電路、整流電路、通過節點Al串聯第一功率變換電路，該第一功率變換電路串聯第一輸出整流電路至輸出端B，第一功率變換電路串聯第一 PWM控制電路與第一輸出整流電路串聯，至輸出端B，該輸出端B與儲能模塊相連接；另一條線路串聯EMI濾波電路、整流電路、通過節點Al串聯第二功率變換電路，該第二功率變換電路串聯第二輸出整流電路、二極管至輸出端C，第二功率變換電路串聯第二 PWM控制電路與第二輸出整流電路串聯，并串聯二極管至輸出端C，該輸出端C與用電設備相連接。
[0021]如圖3所示，所述DC/DC變換器包括EMI濾波電路41、隔離變換電路42、PWM控制電路43、輸出整流濾波電路44。儲能模塊的輸出端D串聯EMI濾波電路、隔離變換電路，該隔離變換電路分兩條線路，其中一條線路串聯輸出整流濾波電路至輸出端E，輸出端E連接用電設備；另一條線路串聯PWM控制電路。
[0022]需要強調的是，本實用新型所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本實用新型包括并不限于【具體實施方式】中所述的實施例，凡是由本領域技術人員根據本實用新型的技術方案得出的其他實施方式，同樣屬于本實用新型保護的范圍。
【權利要求】
1.一種智能免維護超級電容直流電源的充電控制系統，包括交流輸入電源和AC/DC變換器，所述的交流輸入電源串聯AC/DC變換器，其特征在于:所述的AC/DC變換器的輸出端包括如下兩條電路連接:一條線路依次串聯儲能模塊、DC/DC變換器和用電設備；另一條線路直接連接用電設備。
2.根據權利要求1所述的一種智能免維護超級電容直流電源的充電控制系統，其特征在于:所述AC/DC變換器包括EMI濾波電路、整流電路、第一功率變換電路、第一PWM控制電路、第二功率變換電路、第二 PWM控制電路、第一輸出整流電路、第二輸出整流電路和二極管；所述EMI濾波電路的輸入端與交流電源的輸出端相連接，EMI濾波電路的輸出端串聯整流電路，該整流電路的輸出端包括如下兩條電路連接:第一條線路串聯第一功率變換電路，該第一功率變換電路串聯第一輸出整流電路至儲能模塊，該第一功率變換電路還串聯第一PWM控制電路與第一輸出整流電路串聯至儲能模塊，第二條線路串聯第二功率變換電路，該第二功率變換電路串聯第二輸出整流電路、二極管至用電設備，該第二功率變換電路還串聯第二 PWM控制電路與第二輸出整流電路串聯，并串聯二極管至用電設備。
3.根據權利要求1所述的一種智能免維護超級電容直流電源的充電控制系統，其特征在于:所述DC/DC變換器包括EMI濾波電路、隔離變換電路、PWM控制電路、輸出整流濾波電路，所述EMI濾波電路輸入端與儲能模塊的輸出端相連接，EMI濾波電路輸出端與隔離變換電路相連接，該隔離變換電路包括如下兩條線路連接:一條線路串聯輸出整流濾波電路至用電設備；另一條線路串聯PWM控制電路。
4.根據權利要求1至3任一項所述的一種智能免維護超級電容直流電源的充電控制系統，其特征在于:所述的儲能模塊采用超級電容模組。
【文檔編號】H02J7/04GK204012881SQ201420324205
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年6月18日 優先權日:2014年6月18日
【發明者】顧德明, 王僑舉, 杜洋, 趙俊亞, 高政, 甄雪靈 申請人:天津市三源電力設備制造有限公司