CN202059229U

CN202059229U - 用超级电容作储能器的直流不间断供电装置

Info

Publication number: CN202059229U
Application number: CN2011200947821U
Authority: CN
Inventors: 刘树林; 刘健; 曹晓生; 赵树仁; 王媛媛
Original assignee: Electric Power Research Institute of State Grid Shanxi Electric Power Co Ltd; Xian University of Science and Technology
Current assignee: Electric Power Research Institute of State Grid Shanxi Electric Power Co Ltd; Xian University of Science and Technology
Priority date: 2011-04-02
Filing date: 2011-04-02
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2021-04-02

Abstract

本实用新型是一种用超级电容作储能器的直流不间断供电装置。它包括一个AC-DC变换器(1)，在该AC-DC变换器的输出端接有一个限流电路(2)，在该限流电路输出端接有一个超级电容(3)，在该超级电容供电输出端接有一个DC-DC升压变换器(4)。本实用新型的特点是克服了超级电容充电和放电过程中电压不稳定的问题，较好地解决了在其放电过程中尽可能多地从超级电容器汲取能量的问题，充分发挥了超级电容的优势，使超级电容能够在直流不间断供电装置中取代蓄电池，使直流不间断供电装置的性能提高、使用寿命增长。

Description

用超级电容作储能器的直流不间断供电装置

技术领域

本实用新型涉及一种不间断供电装置，具体地说，它是一种用超级电容作储能器的直流不间断供电装置。

背景技术

常规的不间断供电装置所使用的储能器是蓄电池，蓄电池是通过电化学反应产生电荷转移来储存和释放电能的，其缺点是使用寿命短、放电性能受温度的影响较大、充放电电流不能太大，因此，对于要求长寿命、高可靠的应用场合，这种蓄电池就存在许多局限。

目前，市场上出现了一种超级电容器，它是一种新型储能器，具有存储能量大、充电速度快、循环使用寿命长、功率密度高、超低温特性好和绿色环保等诸多优点，与蓄电池相比，它具有更低的串联等效电阻、更长的使用寿命、更宽的温度工作范围、更宽的电压变化范围、免维护和可密封等优势，对取代蓄电池提出了有利的挑战。但是，由于超级电容充电瞬间处于短路状态、且其充、放电过程中电压变化幅度很大，故当其作为储能器应用于不间断供电装置时，首先应解决其充放电过程中输出电压的稳定问题；另外，由于超级电容器放电时，其输出电压可以很低，故还应充分考虑在确保电路安全可靠工作的前提下，尽可能多地向输出负载释放能量。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对已有技术中存在的问题，提供一种用超级电容作储能器的直流不间断供电装置，旨在解决超级电容充电和放电过程中的电压稳定问题和放电过程中尽可能多地从超级电容器汲取能量的问题，从而使超级电容器能够更好地应用于直流不间断供电装置。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

它包括一个AC-DC变换器，在该AC-DC变换器的输出端接有一个限流电路，在该限流电路的输出端接有一个超级电容，在该超级电容的供电输出端接有一个DC-DC升压变换器。

本实用新型进一步改进的技术方案如下：

在超级电容的充、放电端接有一个LC抗干扰电路。

本实用新型的特点是克服了超级电容充电和放电过程中电压不稳定的问题，且较好地解决了在其放电过程中尽可能多地从超级电容器汲取能量的问题，充分发挥了超级电容的优势，使超级电容能够在直流不间断供电装置中取代蓄电池，使直流不间断供电装置的性能提高、使用寿命增长。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理方框图。

图2是本实用新型实施例1的具体电路图。

图3是本实用新型实施例2的具体电路图。

图4是本实用新型实施例3的具体电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的结构及其工作原理作详细说明。

参见图1、2，它包括一个AC-DC变换器1，该AC-DC变换器可以采用已有成熟的变换器电路，本例采用AC电源经桥式整流滤波后接一基于PWM(脉冲宽度调制)控制模式的DC-DC隔离反激变换器实现，它的主电路由桥式整流器B1、滤波电容C1、高频变压器T1、整流二极管D1和滤波电容C8连接构成，它的PWM控制电路由接在主变换电路输出端的反馈电压采样电路、PWM控制器IC1和功率开关管VT1及电流采样电阻R4连接构成，其中反馈电压采样电路主要由电阻分压器R6、R9、三端可调分流基准源D4和隔离光耦U1连接构成；在该AC-DC变换器的输出端接有一个限流电路2，该限流电路也可以采用现有成熟的限流电路，本例限流电路由限流开关管Q1、接在该限流开关管控制栅极的开关三极管Q2、并接在开关三极管Q2基极下偏电阻上的开关三极管Q3和电流检测电阻R17连接构成；在该限流电路2的输出端接有一个超级电容3，在该超级电容3的供电输出端接有一个DC-DC升压变换器4，该DC-DC升压变换器也可以采用现有成熟的电路，本例采用了一种基于UC3845控制器的DC-DC升压变换器电路，它的升压变换主电路由储能电感L2、整流二极管D5、功率开关管Q4和滤波电容C16连接构成，它的升压变换控制电路由控制芯片IC2、反馈电压采样电路R20、R21和电流采样电阻R14连接构成。

其工作原理是：参见图2，AC-DC变换器1在PWM控制器的作用下输出一个稳定的直流供电电压，该直流供电电压在限流电路2的作用下向超级电容3进行限流充电，当充电电流在额定电流以下时，检测电流电阻R17上的电压在约0.7V以下，则Q3关断，Q2导通，使电流开关管导通而送出充电电流；当充电电流超过额定电流时，电流检测电阻R17上的电压超过约0.7V时，则三极管Q3导通，致使Q2和Q1关断或Q2和Q1上的电压降增加，则输出电流减小，从而达到限流的目的。改变电流检测电阻R17的阻值，可设定最大充电电流。在超级电容3的充电过程中，其电压是逐渐增加的，在其充电电压较低的阶段，不能为负载正常供电，为此，本装置在超级电容3的输出端设置了DC-DC升压变换器4，只要超级电容3的电压达到DC-DC升压变换器的工作电压下限(在本例中为UC3845的启动电压8.4V)时，DC-DC升压变换器4就可以立即开始工作，并对超级电容3上的电压进行升压变换和稳压输出，最终从DC-DC变换器4的输出端VOUT输出稳定的供电电压，为负载供电；当AC-DC变换器1断电时，超级电容3开始放电，DC-DC升压变换器4汲取超级电容3上的电能维持对负载的正常供电电压，当超级电容3上的电压下降到DC-DC升压变换器4的工作下限时，本装置停止为负载供电。

再参见图2，为了让使充、放电过程有稳定的电流输入与输出，在超级电容3的充、放电端接有一个LC抗干扰电路5。

参见图2、3、4，图2中的DC-DC升压电路4可根据不同的应用需求选择不同的控制器，从而可以设定不同的工作电压下限，为此，图3、图4中给出两个具体的DC-DC升压电路4-1、4-2。其中4-1所示电路采用单片双极性集成电路34063，其工作电压下限为3V，它一般应用于小功率需求场合；4-2所示电路采用PWM电压模式控制器SG3525，其工作电压下限为8V，它一般应用在功率较大的场合；此外，根据不同的限流要求，限流电路2也可以在现有众多的限流电路中进行选择，图4中给出另一个不同的限流电路2-1，其限流开关采用三极管Q1’，电流采样电阻为Rs，其功能与图2所述相同，该限流电路相对图2中的限流电路来说，成本有所减小，但其电路损耗相对较大。图2中的AC-DC变换器1也可以根据需要采用图3中的变换器1-1，该电路为隔离正激变换器，与图2中采用的反激变换器相比，该拓扑结构一般用于功率较大的场合。

Claims

1.一种用超级电容作储能器的直流不间断供电装置，其特征是：它包括一个AC-DC变换器(1)，在该AC-DC变换器的输出端接有一个限流电路(2)，在该限流电路的输出端接有一个超级电容(3)，在该超级电容的供电输出端接有一个DC-DC升压变换器(4)。

2.根据权利要求1所述的用超级电容作储能器的直流不间断供电装置，其特征是：在超级电容(3)的充、放电端接有一个LC抗干扰电路(5)。