[實用新型]超級電容器能量回饋控制系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920010414.7
• 申請日: 2009-01-23
• 公開（公告）號: CN201349145Y
• 公開（公告）日: 2009-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫國紅;王鳳本;豐東輝
• 申請（專利權(quán)）人: 付旭濤
• 主分類號: H02J15/00
• 分類號: H02J15/00
• 代理公司: 錦州遼西專利事務(wù)所
• 代理人: 李 輝

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種控制系統(tǒng)，特別涉及一種超級電容器能量回饋控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在一些大型機(jī)械的作業(yè)過程中，一般分為兩個階段：消耗能量和釋放能量。如升降機(jī)、吊車、電梯之類。在上升的過程中需要消耗能量，但在下降的過程中，電機(jī)還可以發(fā)出電量，而這部分電量如回饋電網(wǎng)會造成電網(wǎng)污染，利用制動電阻消耗掉又會造成能量的浪費。所以用超級電容將能量吸收儲存，準(zhǔn)備在上升過程和電源阻尼并用，就可以大量節(jié)省能源。

目前在超級電容能量回收控制方面，一般有超級電容組和電源或電池并聯(lián)或者串聯(lián)。這兩種形式卻有不足之處。并聯(lián)方式由于超級電容用的數(shù)量較多，同時在能量釋放時電容的電壓受電源或電池的鉗位，不能放到零。這樣就造成在能量回饋時，電容的壓差減小，回收的能量也就減小。超級電容和電源或電池串聯(lián)，超級電容組能量回饋過程中受電源或電池內(nèi)阻的影響，也不能充分將能量吸收。以上兩種形式都存在著電容充放電利用率低、電容數(shù)量多、成本高的缺點。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的是要解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提供一種能實現(xiàn)并聯(lián)、串聯(lián)轉(zhuǎn)換，在能量回饋時有利于能量全部回收，在能量釋放過程中可以把超級電容的能量釋放到零，從而提高回饋的效率，大大減少電容的個數(shù)和容量，降低成本的超級電容器能量回饋控制系統(tǒng)。

本實用新型是這樣實現(xiàn)的：它有一個超級電容器組、由第一絕緣柵雙極型功率管和第二絕緣柵雙極型功率管構(gòu)成的電子開關(guān)，其特殊之處是：第一絕緣柵雙極型功率管的發(fā)射極和第二絕緣柵雙極型功率管的集電極連接，在超級電容器組兩端并聯(lián)有阻尼二極管，所述的超級電容器組負(fù)端與阻尼二極管正端連接并與第一絕緣柵雙極型功率管的發(fā)射極和第二絕緣柵雙極型功率管的集電極連接，兩個絕緣柵雙極型功率管的基極分別為工作信號控制端、回饋信號控制端。

該能量回饋系統(tǒng)是將超級電容分為兩個工作過程。在能量回饋時，與電源構(gòu)成并聯(lián)回路，有利于能量全部回收。在能量釋放過程中與電源阻尼串聯(lián)，可以把超級電容的能量釋放到零。由于超級電容在充放電過程中壓差最大，能量做到了充分釋放，這樣就能大大減少了電容的個數(shù)和容量，降低了成本。該控制系統(tǒng)適應(yīng)性廣，不僅適用大型吊裝機(jī)械、油井機(jī)械、叉車，也適應(yīng)于電動車、電動自行車。

附圖說明

圖1是本實用新型的電路原理圖；

圖2是本實用新型的接線圖。

具體實施方式

如圖所示，本實用新型有一個超級電容器組C1和由第一絕緣柵雙極型功率管G1、第二絕緣柵雙極型功率管G2構(gòu)成的電子開關(guān)，其中第一絕緣柵雙極型功率管的發(fā)射極和第二絕緣柵雙極型功率管的集電極連接，在超級電容器組C1兩端并聯(lián)有阻尼二極管D1，所述的超級電容器組C1負(fù)端與阻尼二極管D1正端連接并與第一絕緣柵雙極型功率管G1的發(fā)射極、第二絕緣柵雙極型功率管G2的集電極連接，第一絕緣柵雙極型功率管G1、第二絕緣柵雙極型功率管G2的基極分別為工作信號控制端4、回饋信號控制端5。

使用時，第一絕緣柵雙極型功率管G1的集電極1與變頻器整流二極管D2負(fù)極相連，超級電容器組C1的正端2和阻尼二極管D1的負(fù)端接在變頻器輸出管G3的集電極，輸出管G3可采用絕緣柵雙極型功率管，第二絕緣柵雙極型功率管G2的發(fā)射極6分別與變頻器整流電路和由變頻器輸出管G3、二極管D3構(gòu)成的變頻器輸出電路的負(fù)極連接。

當(dāng)?shù)诙^緣柵雙極型功率管G2接收到回饋信號時導(dǎo)通飽和。電機(jī)M在下降的過程中發(fā)出的電壓，經(jīng)輸出二極管D2整流通過超級電容C1和第二絕緣柵雙極型功率管G2到負(fù)極，構(gòu)成電容的充電回路；同時對電機(jī)M也起到了制動作用。當(dāng)下降結(jié)束回饋信號無輸出，第二絕緣柵雙極型功率管G2變?yōu)殛P(guān)斷狀態(tài)，充電結(jié)束。

當(dāng)?shù)谝唤^緣柵雙極型功率管G1接到工作信號后變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，將超級電容器組C1的負(fù)端和阻尼二極管D1的正端同電源的正端相接，電容電壓和電源的電壓疊加后向負(fù)載供電，當(dāng)電容電壓放至零時就由電源通過阻尼二極管D1給負(fù)載供電，當(dāng)工作過程結(jié)束第一絕緣柵雙極型功率管G1關(guān)斷。

由于超級電容組C1充電的過程中，通過第二絕緣柵雙極型功率管G2的切換和電機(jī)M的輸出電壓形成獨立并聯(lián)，使得電容的電壓不需要和電源疊加，有效的降低了超級電容器組C1的耐壓，超級電容的個數(shù)就可以減少。

超級電容組C1在放電過程中是通過第一絕緣柵雙極型功率管G1的切換和電源形成串聯(lián)。在向負(fù)載供電的過程中，超級電容組C1和電源疊加后，向負(fù)載供電。當(dāng)電容電壓放至為零，電源單獨向負(fù)載供電。由于電容電壓和電源電壓的疊加，增強了帶載能力；同時電容電壓也可放至為零，有效的增大了電容的電壓變量，在同等功率的前提下減小了電容器的容量。