一種混合儲能直流供電系統的製作方法

2023-05-14 04:41:51

專利名稱：一種混合儲能直流供電系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於電源技術領域，特別是提供了一種混合儲能直流供電系統。
背景技術：
直流供電電源廣泛用於控制、保護和通信裝置的操作電源，它直接關係到用電設 備和系統的安全可靠運行。目前直流電源採用的交流電整流後配置蓄電池儲能的技術 方案存在許多固有缺陷，如蓄電池使用壽命短，長期使用內阻增大導致蓄電池容量下 降，在市電出現供電質量問題時，直流電源系統輸出能力顯著下降。
同時，考慮到蓄電池功率密度的限制，為了保證衝擊性功率的需求要配置較高的 蓄電池容量裕度，導致整個系統的投資成本過高，經濟性差。
本發明提供了一種混合儲能直流供電系統，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成。本發明充分發揮了超級電容器功率密度大、壽命長、 對環境條件要求低的優點，和蓄電池能力密度大的特點相結合，能夠有效提高直流供 電系統的功率輸出能力，延長蓄電池使用壽命，顯著改善直流供電系統的暫穩態性能 和降低蓄電池組的設計容量。

發明內容
本發明的目的在於提供一種混合儲能直流供電系統，用於控制、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成。 本發明充分發揮了超級電容器功率密度大、壽命長、對環境條件要求低的優點，和蓄 電池能力密度大的特點相結合，能夠有效提高直流供電系統的功率輸出能力，延長蓄 電池使用壽命，顯著改善直流供電系統的暫穩態性能和降低蓄電池組的設計容量。
本發明提出的一種混合儲能直流供電系統如附圖1所示，由六個部分組成，分別 是交流電源、電源隔離變壓器、單橋不控整流器、蓄電池組、超級電容儲能環節、供 電負載。
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體Dl、 D2、 D3和D4構成的單相整流器3的交流輸入端 上。Dl的陽極和D2的陰極連接構成單相整流器的一個輸入端，D3的陽極和D4的陰 極連接構成單相整流器的另一個輸入端。Dl的陰極和D3的陰極連接在一起構成單相 整流器的輸出正極母線，D2的陽極和D4的陽極連接在一起構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。二極體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。二極體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極母線。供電負載並聯在單相整流器的輸出 正、負極母線之間。本發明的工作原理見圖l。
本發明的優點在於充分發揮了超級電容器功率密度大、壽命長、對環境條件要 求低的優點，和蓄電池能力密度大的特點相結合，能夠有效提高直流供電系統的功率 輸出能力，延長蓄電池使用壽命，顯著改善直流供電系統的暫穩態性能和降低蓄電池 組的設計容量。


圖l為本發明的電路圖。其中，交流電源l,電源隔離變壓器2，單橋不控整流器 3，蓄電池組4，超級電容儲能環節5、供電負載6。
具體實施例方式
本發明提出的一種混合儲能直流供電系統電路如附圖1所示，由六個部分組成， 分別是交流電源l，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 能環節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體D1、 D2、 D3和D4構成的單相整流器3的交流 輸入端上。Dl的陽極和D2的陰極連接構成單相整流器3的一個輸入端，D3的陽極和 D4的陰極連接構成單相整流器3的另一個輸入端。Dl的陰極和D3的陰極連接在一起 構成單相整流器3的輸出正極母線，D2的陽極和D4的陽極連接在一起構成單相整流 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。二極體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。二極體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 並聯在單相整流器3的輸出正、負極母線之間。
本發明提出的一種混合儲能直流供電系統的工作原理為-
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 分別對並聯在直流電源正負兩極間的蓄電池組4、超級電容儲能環節5進行充電，並同 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故障或其他 電能質量問題，不能繼續正常供電時，超級電容C通過放電二極體D5對負荷Load進 行快速供電，當超級電容C因放電電壓下降後，放電二極體D5阻斷，由蓄電池組E 通過電感L繼續對負荷進行供電。二極體D5和D6串聯後並聯在單相不控整流器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 池組不出現反相充電，二極體D6並聯在超級電容C兩端，保護超級電容C不出現反 相充電。
權利要求
1、一種混合儲能直流供電系統，其特徵在於由交流電源(1)，電源隔離變壓器(2)，單橋不控整流器(3)，蓄電池組(4)，超級電容儲能環節(5)和供電負載(6)組成；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體D1、D2、D3和D4構成的單相整流器(3)的交流輸入端上；D1的陽極和D2的陰極連接構成單相整流器(3)的一個輸入端，D3的陽極和D4的陰極連接構成單相整流器(3)的另一個輸入端；D1的陰極和D3的陰極連接在一起構成單相整流器(3)的輸出正極母線，D2的陽極和D4的陽極連接在一起構成單相整流器(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；二極體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；二極體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)並聯在單相整流器(3)的輸出正、負極母線之間。
全文摘要
一種混合儲能直流供電系統，屬於電源技術領域。由電交流電源(1)，電源隔離變壓器(2)，單橋不控整流器(3)，蓄電池組(4)，超級電容儲能環節(5)和供電負載(6)六部分組成。通過市電整流、蓄電池組和超級電容器相互配合構成混合儲能直流供電系統。本發明的優點在於充分發揮了超級電容器功率密度大、壽命長、對環境條件要求低的優點，和蓄電池能力密度大的特點相結合，能夠有效提高直流供電系統的功率輸出能力，延長蓄電池使用壽命，顯著改善直流供電系統的暫穩態性能和降低蓄電池組的設計容量。
文檔編號H02J15/00GK101594063SQ200910087528
公開日2009年12月2日 申請日期2009年6月24日 優先權日2009年6月24日
發明者尹忠東 申請人:華北電力大學