一种电流斩波控制装置的制作方法

本发明涉及一种超级电容组控制系统，更具体地说，涉及一种电流斩波控制装置，适用于直流电源稳定供电的应用场合。

背景技术：

超级电容组储能具有功率密度高，易于实现对大功率负载供电等特点，在电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车和不间断电源等大功率应用领域具有良好的前景。

尽管超级电容组具有上述优势，但是，超级电容组的参数易变，难以保证对大功率负载的稳定供电，对于超级电容组来说，如何充分发挥超级电容组的优势，在运行过程中达到对负载稳定的供电效果是本领域技术人员正在面对的技术难题。

为了保证超级电容组能够适应负载稳定供电的需求，同时考虑超级电容组电压的约束，亟需针对上述的超级电容组设计一款电流斩波控制系统。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述的不足，提供了一种电流斩波控制装置，采用本发明的技术方案，通过dc/ac逆变器的开通和关断控制超级电容组的输出电流满足负载稳定的电力需求，并充分考虑超级电容组的输出母线电压运行范围，在满足大功率负载电流稳定的同时保证超级电容组输出母线电压在安全运行范围内，满足系统安全性和大功率负载供电的平稳要求，超级电容组使用寿命提高，适用于大功率负载电流稳定供电的应用场合。

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种电流斩波控制装置，包括超级电容组和dc/ac逆变器，其特征在于：还包括斩波控制模块和逆变驱动模块，所述的超级电容组通过dc/ac逆变器向负载提供电流；所述超级电容组的输出母线电压为usu(t)；所述负载的工作电流为i(t)；所述的斩波控制模块根据母线电压usu(t)、负载所需的工作电流i(t)经由逆变驱动模块驱动dc/ac逆变器。

更进一步地，还包括电流域值检测模块和母线电压检测模块，所述的母线电压检测检测超级电容组的输出母线电压usu(t)并传送给斩波控制模块；所述的电流域值检测获得负载的工作电流i(t)并传送给斩波控制模块。

更进一步地，所述斩波控制模块中设置的控制方法为：

当超级电容组的端口电压usumin<usu(t)时，且当负载所需的工作电流i(t)≤isumax时，负载所需的工作电流i(t)由超级电容组提供，即isu(t)＝i(t)；

当超级电容组的输出母线电压usu(t)＜usumin时，dc/ac逆变器关断，超级电容组的输出电流isu(t)＝0；

式中，usumin为超级电容组最小电压；isu(t)为超级电容组输出的电流；i(t)为负载的工作电流，i1为负载的域值上限，i2为负载的域值下限；其中，usumin根据超级电容组电化学性能确定。

更进一步地，当超级电容组的端口电压usumin<usu(t)时，逆变驱动模块控制逆变驱动模块驱动dc/ac逆变器开通，超级电容组的输出电流isu(t)快速上升，当超级电容组的输出电流isu(t)达到i1时，dc/ac逆变器关断，超级电容组的输出电流isu(t)开始衰减，当超级电容组的输出电流isu(t)衰减至i2时；dc/ac逆变器重新开通，通过电流斩波的方式，保持负载工作电流稳定在i2＜i(t)＜i1；

式中，i1为负载的域值上限，i2为负载的域值下限。

更进一步地，当负载所需的电流动态变化时，所述的超级电容组电流i1和i2随着负载的电流而变化。

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明的一种电流斩波控制装置，其通过dc/ac逆变器的开通和关断控制超级电容组的输出电流满足负载电流运行在域值范围之内，保证了超级电容组对大功率负载的稳定供电，并充分考虑超级电容组的输出母线电压运行范围，满足系统安全性和负载供电的平稳要求，超级电容组使用寿命提高，适用于大功率负载电流平稳的应用场合；

(2)本发明的一种电流斩波控制装置，其斩波控制模块对dc/ac逆变器的控制规则兼顾了超级电容组的输出母线电压安全运行范围，有效保护了超级电容组，在满足大功率负载电流稳定的情况下，有效延长了超级电容组的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的一种电流斩波控制装置的连接关系图。

示意图中的标号说明：1、超级电容组；2、dc/ac逆变器；3、负载；4、电流域值检测；5、斩波控制模块；6、逆变驱动模块；7、母线电压检测。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

如图1所示，本实施例的一种电流斩波控制装置，通过dc/ac逆变器的开通和关断控制超级电容组的输出电流满足大功率负载稳态电流的需求，并充分考虑超级电容组的输出母线电压运行范围，保证超级电容组供电满足负载的平稳需求，满足系统安全性和负载供电的平稳要求，超级电容组使用寿命提高，适用于不间断电源等各种稳定直流大功率供电的场合。

具体方案为：

包括超级电容组1、dc/ac逆变器2、电流域值检测4、斩波控制模块5、逆变驱动模块6和母线电压检测7，通过电流域值检测4获得负载3的电流并传送给斩波控制模块5，通过母线电压检测7获得超级电容组1的输出母线电压并传送给斩波控制模块5，斩波控制模块5根据超级电容组1的输出母线电压和负载3所需的电流经由逆变驱动模块6驱动dc/ac逆变器2，超级电容组1通过dc/ac逆变器2向负载3提供电流；

该控制系统能够保证负载电流在域值范围之内，确保负载电流的稳定要求。通过电流域值检测4获得负载3所需的电流并传送给斩波控制模块5，通过母线电压检测7获得超级电容组1的输出母线电压并传送给斩波控制模块5，斩波控制模块5根据超级电容组1的输出母线电压和负载3所需的稳态电流经由逆变驱动模块6控制dc/ac逆变器2，超级电容组1通过dc/ac逆变器2向负载3提供稳态电流。

其中斩波控制模块5中设置的控制规则为：

(a)当超级电容组1的端口电压usumin<usu(t)时，且当负载3所需的工作电流i(t)≤isumax时，负载3所需的工作电流i(t)由超级电容组1提供即isu(t)＝i(t)，此时逆变驱动模块6控制逆变驱动模块6驱动dc/ac逆变器2开通，超级电容组1的输出电流isu(t)快速上升，当超级电容组1的输出电流isu(t)达到i1时，dc/ac逆变器2关断，超级电容组1的输出电流isu(t)开始衰减，当超级电容组1的输出电流isu(t)衰减至i2时；dc/ac逆变器2重新开通，通过电流斩波的方式，保持负载工作电流稳定在i2＜i(t)＜i1；

(b)当超级电容组1的输出母线电压usu(t)＜usumin时，dc/ac逆变器2关断，超级电容组1的输出电流isu(t)＝0。

式中，usumin为超级电容组1最小电压；isu(t)为超级电容组1输出的电流；i(t)为负载3的工作电流，i1为负载3的域值上限，i2为负载3的域值下限；其中，usumin根据超级电容组1电化学性能确定。当负载所需的电流动态变化时，所述的超级电容组电流i1和i2随着负载的电流而变化。

也就是说，在本实施例中，当超级电容组1的输出母线电压在合适输出母线电压范围内，且当负载3所需的稳态电流小于超级电容组1能够输出的最大电流时，负载3所需的电流由超级电容组1提供，起动时dc/ac逆变器开通，电流快速上升，为防止电流过大而损坏负载，当电流达到i1时，使dc/ac逆变器关断，电流开始衰减，当电流衰减至i2时，dc/ac逆变器重新开通，负载工作电流在i2和i1之间；

当超级电容组1的输出母线电压小于其最小电压时，dc/ac逆变器2关断，超级电容组1的输出电流为零，有效保护了超级电容组1。确保了电源对负载的稳定供电，满足系统安全性和负载供电的平稳要求，超级电容组1的使用寿命提高，在不间断电源等各种稳定直流大功率供电的场合具有良好的应用前景。

本发明的一种电流斩波控制装置，通过电流斩波控制方法调节负载的电流，并充分考虑超级电容组的母线电压值，确保电源对大功率负载的稳定供电，满足系统安全性和负载供电的平稳要求，超级电容组使用寿命提高，适用于不间断电源等需要稳定直流大功率供电的应用场合。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。