专利名称：智能免维护直流电源系统中储能超级电容组的连接电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是直流电源系统中储能超级电容组的连接电路，特别涉及的是智能免维护直流电源系统中储能超级电容组的连接电路。
技术背景直流电源系统适用于配网开关站、配电站、箱式变电站等用电场所，该直流电源系统中的储能超级电容组为电机的分合闸操作和配电终端、通讯等装置提供直流电源。图I是现有技术直流电源系统中储能超级电容组结构示意图；图2是现有技术直流电源系统中储能超级电容组的连接电路方框图。如图2所示，直流电源系统中储能超级电容组的连接电路包括AC/DC恒流限压充电器I、DC/DC直流转换器2、运行的储能超级电容C、并入的储能超级电容GC ;所述运行的储能超级电容C和并入的储能超级电容GC并联，所述运行的储能超级电容C的两端连接在AC/DC恒流限压充电器I输出端的正极和负极之间，AC/DC恒流限压充电器I输入端通过开关K接交流电源；所述并入的储能超级电容GC的两端连接在DC/DC直流转换器2输入端的正极和负极之间，DC/DC直流转换器2输出端连接负载3。上述现有技术储能超级电容组的工作原理I).接通开关K，交流电源220V电压经AC/DC恒流限压充电器I输出直流48V电压，向运行的储能超级电容组C充电；同时流经DC/DC直流转换器2输出48V直流电压，供给负载3。2).当交流断电时，或是断开开关K，AC/DC恒流限压充电器I无输出，运行的储能超级电容组C上充满的48V电压流经DC/DC直流转换器2直流输出48V直流电压给负载3供电。3).当并入储能超级电容组GC时，运行的储能超级电容组C是充满电的48V电压，而并入储能超级电容组GC是放完电的(电压在0V-5V)，这样运行的储能超级电容组C的48V电压向并入储能超级电容组GC低电压(电压在0V-5V)放电，出现大电流，损坏端子，连接线，电容元器件。现有技术直流电源系统中运行的储能超级电容组C都是充满48V电压。并入的储能超级电容GC都是已经放完电的，即电压一般在0V-5V这样运输和储存安全。上述现有技术在电路中需要更换或者增加并入的储能超级电容GC时，存在以下缺陷I.将充满高电压的超级电容组直接并入已经放完电的低电压超级电容组，会出现高电压48V的储能超级电容组向低电压(0V-5V)储能超级电容组放电。由于储能超级电容组内阻值极小，这个放电电流可能达到数百安培。这种情况会造成接线端子、连接线急剧发热而烧毁，甚至损坏运行的储能超级电容组。2.如果更换前对低电压的储能超级电容组充电，或者对高电压的储能超级电容组放电，需要増加专用充放电设备，这样不仅增加成本而且延长了停电时间。3.直流停电才能进行储能超级电容组的增加或更换，无法实现不间断供电。[0013]4.检测和维修不方便。现有技术运行的储能超级电容组C和并入的储能超级电容组GC是直接并联在一起的，所以运行的储能超级电容组C两端的电压和并入的储能超级电容组GC两端的电压相同。在故障的时候无法从电压上判断哪个出现问题。综上所述，现有技术不能带电并入储能超级电容组，需在停电状态下増加或更换，影响设备的正常运行。因此现有技术增加、更换、检测和维修储能超级电容组既不方便，又不安全。
发明内容本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供ー种在直流电源系统不停电情况下，在电路中直接并入不同电压的储能超级电容，确保安全的智能免维护直流电源系统中储能超级电容组的连接电路。解决上述技术问题的技术方案ー种智能免维护直流电源系统中储能超级电容组的连接电路，所述连接电路包括与交流电源连接的AC/DC恒流限压充电器、与负载连接的DC/DC直流转换器、运行的储能超级电容C、并入的储能超级电容GC ;所述运行的储能超级电容C和并入的储能超级电容GC并联，还包括两组ニ极管，每组ニ极管分别由两个串联连接的ニ极管组成；两组ニ极管中的第一个ニ极管和第二个ニ极管之间的节点分别连接在运行的储能超级电容C的正极和并入的储能超级电容GC的正极；所述两组ニ极管中的第一个ニ极管的正极均连接AC/DC恒流限压充电器的正极A ;所述两组ニ极管中的第二个ニ极管的负极均连接DC/DC直流转换器的输入端正极P上；所述运行的储能超级电容C的负极和并入的储能超级电容GC的负极均连接AC/DC恒流限压充电器和DC/DC直流转换器的负扱。本发明的有益效果是本发明简化了増加、更换、检测储能超级电容组的工作程序，节省时间，避免因充放电电流大而造成各种事故的危险性，实现了不间断的直流供电。并入的储能超级电容组与直流电源系统中运行的储能超级电容组电压不一致情况下就可直接并入电路中，不会发生因充电电流过大烧坏端子和连接线的情况，不需要预先充放电设备，降低成本，提高了智能免维护电源与储能超级电容组连接的可靠性。
图I是现有技术直流电源系统中储能超级电容组结构示意图；图2是现有技术直流电源系统中储能超级电容组的连接电路方框图；图3是本发明的连接电路方框图；图4是显示图3中储能超级电容组连接电路示意图。《附图中序号说明》I :AC/DC恒流限压充电器；2 :DC/DC直流转换器；3 :负载；C :运行的储能超级电容；GC :并入的储能超级电容；D2 :第一组第一个ニ极管；D2 :第一组第二个ニ极管；OT1 第ニ组第一个ニ极管AD2 :第二组第二个ニ极管；E1 :第一个节点；E2 :第二个节点；A :正极；B :负极；P :输入端正极;Cl、C2、Cn :超级电容；K :开关。
具体实施方式
[0024]
以下结合附图对本发明实施例进ー步详述。本发明提供ー种智能免维护直流电源系统中储能超级电容组的连接电路，所述连接电路包括与交流电源连接的AC/DC恒流限压充电器I、与负载3连接的DC/DC直流转换器2、运行的储能超级电容C、并入的储能超级电容GC ;所述运行的储能超级电容C和并入的储能超级电容GC并联。本发明还包括两组ニ极管，每组ニ极管分别由两个串联连接的ニ极管组成；两组ニ极管中的第一个ニ极管和第二个ニ极管之间的节点分别连接在运行的储能超级电容C的正极和并入的储能超级电容GC的正极；所述两组ニ极管中的第一个ニ极管的正极均连接AC/DC恒流限压充电器I的正极A ;所述两组ニ极管中的第二个ニ极管的负极均连接DC/DC直流转换器2的输入端正极P上；所述运行的储能超级电容C的负极和并入的储能超级电容GC的负极均连接AC/DC恒流限压充电器I和DC/DC直流转换器2的负极。所述两组ニ极管中的第一组的两个串联ニ极管是第一组第一个ニ极管Dl和第·ー组第二个ニ极管D2 ;在第一组第一个ニ极管Dl和第一组第二个ニ极管D2之间的第一个节点El连接运行的储能超级电容C的正极；所述两组ニ极管中的第二组两个串联ニ极管是第二组第一个ニ极管⑶I和第二组第二个ニ极管⑶2 ;在第二组第一个ニ极管⑶I和第ニ组第二个ニ极管⑶2之间的第二个节点E2连接并入的储能超级电容GC的正极。所述第一组第一个ニ极管D1、第一组第二个ニ极管D2、第二组第一个ニ极管⑶I和第二组第二个ニ极管⑶2的技术參数相同。所述运行的储能超级电容C和并入的储能超级电容GC分别是由若干个超级电容串联连接组成。如图I所示，超级电容Cl、超级电容C2……超级电容Cn依次串联连接组成运行的储能超级电容C和并入的储能超级电容GC。如图2、图3所示，所述220V交流电源与AC/DC恒流限压充电器I的输入端L、N之间连接开关K。更具体地说，如图3所示，AC/DC恒流限压充电器I输入端L、N连接220V交流电源，AC/DC恒流限压充电器I输出端为直流电源的正极A、负极B ；DC/DC直流转换器2作为直流电源的输出端连接负载3。在AC/DC恒流限压充电器I和DC/DC直流转换器2之间并联运行的储能超级电容C和并入的储能超级电容GC ;运行的储能超级电容C的正极连接在串联连接的第一组第一个ニ极管Dl和第一组第二个ニ极管D2之间的第一个节点El ;并入的储能超级电容GC的正极连接在串联连接的第二组第一个ニ极管⑶I和第二组第二个ニ极管⑶2之间的第二个节点E2，使运行的储能超级电容C和并入的储能超级电容GC的充电和放电回路分开。运行的储能超级电容组C和并入的储能超级电容GC充电吋，第一组第一个ニ极管Dl和第二组第一个ニ极管GDl导通分别向运行的储能超级电容组C和并入的储能超级电容GC电容充电；放电时，运行的储能超级电容组C和并入的储能超级电容GC电压分别经过第一组第二个ニ极管D2和第二组第二个ニ极管⑶2输出。图3中P点既是DC/DC直流转换器的输入端正扱，又是运行的储能超级电容组C和并入的储能超级电容GC的放电端，既能分开充放电路，也便于检测和维修。本发明检测和维修非常方便，本发明的每组ニ极管分别由两个串联连接的ニ极管组成，运行的储能超级电容组C和并入的储能超级电容组GC的电压在出现故障的时候由于第一组第二个ニ极管D2和第二组第二个ニ极管⑶2的隔离，不能反向放电，运行的储能超级电容组C和并入的储能超级电容组GC的电压是不同的，这样就可以通过測量电压来判断哪个储能超级电容组出现故障。本发明解决现有技术的缺陷，如图3所示，当断开开关K，AC/DC恒流限压充电器I无输出，运行的储能超级电容组C上电压是48V，电流经El点到第一组第二个ニ极管D2到DC/DC直流转换器2输出48V电压给负载3供电。保证了直流48V不间断供电。这时当并入的储能超级电容组GC时，运行的储能超级电容组C上的48V电压，电流被第一组第ー个ニ极管Dl隔离无法对并入的储能超级电容组GC放电；同时运行的储能超级电容组C的电流经第一组第二个ニ极管D2被第二组第二个ニ极管⑶2隔离也无法给并入的储能超级电容组GC放电。这样，解决了大电流放电损坏器件。本发明实现了更换储能超级电容组，不 需要停电，实现了储能超级电容组给负载的不间断供电。也无需预先给储能超级电容组充放电，无需增加专用的充放电设备。減少了成本，节约了时间，提高了经济效益，保证了安全。
权利要求1.ー种智能免维护直流电源系统中储能超级电容组的连接电路，所述连接电路包括与交流电源连接的AC/DC恒流限压充电器(I)、与负载(3)连接的DC/DC直流转换器(2)、运行的储能超级电容C、并入的储能超级电容GC;所述运行的储能超级电容C和并入的储能超级电容GC并联，其特征在于，还包括两组ニ极管，每组ニ极管分别由两个串联连接的ニ极管组成；两组ニ极管中的第一个ニ极管和第二个ニ极管之间的节点分别连接在运行的储能超级电容C的正极和并入的储能超级电容GC的正扱；所述两组ニ极管中的第一个ニ极管的正极均连接AC/DC恒流限压充电器(I)的正极A ;所述两组ニ极管中的第二个ニ极管的负极均连接DC/DC直流转换器(2)的输入端正极P上；所述运行的储能超级电容C的负极和并入的储能超级电容GC的负极均连接AC/DC恒流限压充电器(I)和DC/DC直流转换器(2)的负极。
2.根据权利要求I中所述的智能免维护直流电源系统中储能超级电容组的连接电路，其特征在于，所述两组ニ极管中的第一组的两个串联ニ极管是第一组第一个ニ极管Dl和第一组第二个ニ极管D2 ;在第一组第一个ニ极管Dl和第一组第二个ニ极管D2之间的第一个节点El连接运行的储能超级电容C的正扱；所述两组ニ极管中的第二组两个串联ニ极管是第二组第一个ニ极管⑶I和第二组第二个ニ极管⑶2 ;在第二组第一个ニ极管⑶I和第ニ组第二个ニ极管⑶2之间的第二个节点E2连接并入的储能超级电容GC的正极。
3.根据权利要求I中所述的智能免维护直流电源系统中储能超级电容组的连接电路，其特征在于，所述第一组第一个ニ极管D1、第一组第二个ニ极管D2、第二组第一个ニ极管⑶I和第二组第二个ニ极管⑶2的技术參数相同。
4.根据权利要求I中所述的智能免维护直流电源系统中储能超级电容组的连接电路，其特征在于，所述运行的储能超级电容C和并入的储能超级电容GC分别是由若干个超级电容串联连接组成。
5.根据权利要求I中所述的智能免维护直流电源系统中储能超级电容组的连接电路，其特征在于，所述交流电源与AC/DC恒流限压充电器(I)的输入端之间连接开关(K)。
专利摘要本实用新型公开一种智能免维护直流电源系统中储能超级电容组的连接电路，所述连接电路包括AC/DC恒流限压充电器、DC/DC直流转换器、运行的储能超级电容C和并入的储能超级电容GC并联，还包括两组二极管，每组二极管分别由两个串联连接二极管组成；两组二极管中第一个二极管和第二个二极管之间的节点分别连接运行的储能超级电容C的正极和并入的储能超级电容GC的正极；两组二极管中第一个二极管的正极均连接AC/DC恒流限压充电器的正极A；两组二极管中第二个二极管的负极均连接DC/DC直流转换器的输入端正极P。本实用新型有益效果并入的储能超级电容组与直流电源系统中运行的储能超级电容组电压不一致情况下就可直接并入电路中，实现不间断直流供电。
文档编号H02J1/10GK202651784SQ20122022742
公开日2013年1月2日 申请日期2012年5月21日 优先权日2012年5月21日
发明者尚武, 王侨举, 顾德明, 张婕, 甄雪灵, 杜洋 申请人:天津市三源电力设备制造有限公司