專利名稱：超級電容器儲能的直流供電系統(tǒng)電路的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型屬于電源技術(shù)領域，特別是提供了一種超級電容器儲能的直流供電系
統(tǒng)電路。
背景技術(shù)：
直流供電電源廣泛用于控制、保護和通信裝置的操作電源，它直接關系到用電設備和系統(tǒng)的安全可靠運行。目前直流電源采用的交流電整流后配置蓄電池儲能的技術(shù)方案存在許多固有缺陷，如蓄電池使用壽命短，長期使用內(nèi)阻增大導致蓄電池容量下降，在市電出現(xiàn)供電質(zhì)量問題時，直流電源系統(tǒng)輸出能力顯著下降。 同時，考慮到蓄電池功率密度的限制，為了保證沖擊性功率的需求要配置較高的蓄電池容量裕度，導致整個系統(tǒng)的投資成本過高，經(jīng)濟性差。 本實用新型提供了一種超級電容器儲能的直流供電系統(tǒng)電路，它由交流電源、隔離變壓器、蓄電池組、超級電容器和供電負載構(gòu)成。本實用新型充分發(fā)揮了超級電容器功率密度大、壽命長、對環(huán)境條件要求低的優(yōu)點，和蓄電池能力密度大的特點相結(jié)合，能夠有效提高直流供電系統(tǒng)的功率輸出能力，延長蓄電池使用壽命，顯著改善直流供電系統(tǒng)的暫穩(wěn)態(tài)性能和降低蓄電池組的設計容量。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種超級電容器儲能的直流供電系統(tǒng)電路，用于控制、保護和通信裝置的操作電源。它由交流電源、隔離變壓器、蓄電池組、超級電容器和供電負載構(gòu)成。本實用新型充分發(fā)揮了超級電容器功率密度大、壽命長、對環(huán)境條件要求低的優(yōu)點，和蓄電池能力密度大的特點相結(jié)合，能夠有效提高直流供電系統(tǒng)的功率輸出能力，延長蓄電池使用壽命，顯著改善直流供電系統(tǒng)的暫穩(wěn)態(tài)性能和降低蓄電池組的設計容量。[0006] 本實用新型包括交流電源、電源隔離變壓器、單橋不控整流器、蓄電池組、超級電容儲能環(huán)節(jié)、供電負載(6);如附圖1所示。 交流電源的兩端連接到電源隔離變壓器的原邊繞組兩端，電源隔離變壓器的副邊繞組兩端分別連接到由二極管D1、D2、D3和D4構(gòu)成的單相整流器的交流輸入端上。第一二極管D1的陽極和第二二極管D2的陰極連接構(gòu)成單相整流器的一個輸入端，第三二極管D3的陽極和第四二極管D4的陰極連接構(gòu)成單相整流器的另一個輸入端。第一二極管D1的陰極和第三二極管D3的陰極連接在一起構(gòu)成單相整流器的輸出正極母線，第二二極管D2的陽極和第四二極管D4的陽極連接在一起構(gòu)成單相整流器的輸出負極母線。蓄電池組E正極和電感L的一端相連，蓄電池組E的負極連接到單相整流器的輸出負極母線，電感L的另一端連接到單相整流器3的輸出正極母線。超級電容C的正極和電阻R的一端相連，超級電容C的負極連接到單相整流器的輸出負極母線，電阻R的另一端連接到單相整流器的輸出正極母線。第五二極管D5的陽極連接到超級電容的正極，陰極連接到單相整流器的輸出正極母線。第六二極管D6的陰極連接到超級電容的正極，陽極連接到單相整流器的輸出負
3極母線。供電負載并聯(lián)在單相整流器的輸出正、負極母線之間。 本實用新型的工作原理見圖1。 本實用新型的優(yōu)點在于充分發(fā)揮了超級電容器功率密度大、壽命長、對環(huán)境條件 要求低的優(yōu)點，和蓄電池能力密度大的特點相結(jié)合，能夠有效提高直流供電系統(tǒng)的功率輸 出能力，延長蓄電池使用壽命，顯著改善直流供電系統(tǒng)的暫穩(wěn)態(tài)性能和降低蓄電池組的設 計容量。
圖1為本實用新型的電路圖。其中，交流電源1，電源隔離變壓器2，單橋不控整流 器3，蓄電池組4，超級電容儲能環(huán)節(jié)5、供電負載6。
具體實施方式本實用新型提出的一種超級電容器儲能的直流供電系統(tǒng)電路如附圖1所示，包括 交流電源1，電源隔離變壓器2，單橋不控整流器3，蓄電池組4，超級電容儲能環(huán)節(jié)5和供電 負載6。 交流電源1的兩端連接到電源隔離變壓器2的原邊繞組兩端，電源隔離變壓器2 的副邊繞組兩端分別連接到由二極管Dl、 D2、 D3和D4構(gòu)成的單相整流器3的交流輸入端 上。第一二極管Dl的陽極和第二二極管D2的陰極連接構(gòu)成單相整流器3的一個輸入端， 第三二極管D3的陽極和第四二極管D4的陰極連接構(gòu)成單相整流器3的另一個輸入端。第 一二極管D1的陰極和第三二極管D3的陰極連接在一起構(gòu)成單相整流器3的輸出正極母 線，第二二極管D2的陽極和第四二極管D4的陽極連接在一起構(gòu)成單相整流器3的輸出負 極母線。蓄電池組E正極和電感L的一端相連，蓄電池組E的負極連接到單相整流器3的 輸出負極母線，電感L的另一端連接到單相整流器3的輸出正極母線。超級電容C的正極 和電阻R的一端相連，超級電容C的負極連接到單相整流器3的輸出負極母線，電阻R的另 一端連接到單相整流器3的輸出正極母線。第五二極管D5的陽極連接到超級電容的正極， 陰極連接到單相整流器3的輸出正極母線。第六二極管D6的陰極連接到超級電容的正極， 陽極連接到單相整流器3的輸出負極母線。供電負載6并聯(lián)在單相整流器3的輸出正、負 極母線之間。 本實用新型提出的一種超級電容器儲能的直流供電系統(tǒng)電路的工作原理為 交流電源1通過電源隔離變壓器2和單相不控整流器3，得到直流電源。直流電 源分別對并聯(lián)在直流電源正負兩極間的蓄電池組4、超級電容儲能環(huán)節(jié)5進行充電，并同時 對接在直流電源兩極間的負荷6供電。單相不控整流器3輸出的直流電源通過電感L對蓄 電池組E充電，通過電阻R對超級電容C充電。當市電交流電源出現(xiàn)故障或其他電能質(zhì)量 問題，不能繼續(xù)正常供電時，超級電容C通過放電二極管D5對負荷Load進行快速供電，當 超級電容C因放電電壓下降后，放電二極管D5阻斷，由蓄電池組E通過電感L繼續(xù)對負荷 進行供電。二極管D5和D6串聯(lián)后并聯(lián)在單相不控整流器3的正負極間，在單相整流器3 的直流供電線路較長或安裝了直流平波電抗器時保護蓄電池組不出現(xiàn)反相充電，二極管D6 并聯(lián)在超級電容C兩端，保護超級電容C不出現(xiàn)反相充電。
權(quán)利要求一種超級電容器儲能的直流供電系統(tǒng)電路，其特征在于該電路包括交流電源(1)，電源隔離變壓器(2)，單橋不控整流器(3)，蓄電池組(4)，超級電容儲能環(huán)節(jié)(5)和供電負載(6)；交流電源(1)的兩端連接到電源隔離變壓器(2)的原邊繞組兩端，電源隔離變壓器(2)的副邊繞組兩端分別連接到由二極管(D1、D2、D3、D4)構(gòu)成的單相整流器(3)的交流輸入端上；第一二極管(D1)的陽極和第二二極管(D2)的陰極連接構(gòu)成單相整流器(3)的一個輸入端，第三二極管(D3)的陽極和第四二極管(D4)的陰極連接構(gòu)成單相整流器(3)的另一個輸入端；第一二極管(D1)的陰極和第三二極管(D3)的陰極連接在一起構(gòu)成單相整流器(3)的輸出正極母線，第二二極管(D2)的陽極和第四二極管(D4)的陽極連接在一起構(gòu)成單相整流器(3)的輸出負極母線；蓄電池組E正極和電感L的一端相連，蓄電池組E的負極連接到單相整流器(3)的輸出負極母線，電感L的另一端連接到單相整流器(3)的輸出正極母線；超級電容C的正極和電阻R的一端相連，超級電容C的負極連接到單相整流器(3)的輸出負極母線，電阻R的另一端連接到單相整流器(3)的輸出正極母線；第五二極管(D5)的陽極連接到超級電容的正極，陰極連接到單相整流器(3)的輸出正極母線；第六二極管(D6)的陰極連接到超級電容的正極，陽極連接到單相整流器(3)的輸出負極母線；供電負載(6)并聯(lián)在單相整流器(3)的輸出正、負極母線之間。
專利摘要超級電容器儲能的直流供電系統(tǒng)電路，屬于電源技術(shù)領域。該電路包括電交流電源(1)，電源隔離變壓器(2)，單橋不控整流器(3)，蓄電池組(4)，超級電容儲能環(huán)節(jié)(5)和供電負載(6)六部分。通過市電整流、蓄電池組和超級電容器相互配合構(gòu)成混合儲能直流供電系統(tǒng)。本實用新型的優(yōu)點在于充分發(fā)揮了超級電容器功率密度大、壽命長、對環(huán)境條件要求低的優(yōu)點，和蓄電池能力密度大的特點相結(jié)合，能夠有效提高直流供電系統(tǒng)的功率輸出能力，延長蓄電池使用壽命，顯著改善直流供電系統(tǒng)的暫穩(wěn)態(tài)性能和降低蓄電池組的設計容量。
文檔編號H02J7/34GK201504115SQ20092022302
公開日2010年6月9日 申請日期2009年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月9日
發(fā)明者尹忠東, 李珂 申請人:華北電力大學