[實用新型]基于超級電容的不間斷電源系統

有效

• 申請號: 201520793343.8
• 申請日: 2015-10-15
• 公開（公告）號: CN205004820U
• 公開（公告）日: 2016-01-27
• 發明（設計）人: 曲樹筍;宋運昌;賓宏
• 申請（專利權）人: 江蘇兆合電氣有限公司
• 主分類號: H02J7/34
• 分類號: H02J7/34;H02J9/06
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 顧伯興

技術領域

本實用新型涉及一種電源系統，具體地說，涉及基于一種基于超級電容的不間斷電源系統。

背景技術

當前，在各種不間斷電源系統或備份電源系統中，多采用可反復充電的蓄電池作為電源系統的后備電源。用于當外部供電系統突然斷電或異常時為負載提供短時的電能。然而蓄電池存在諸多的缺點：充放電速度慢，不能大電流充放，維護工作繁雜，工作溫度范圍較窄等。綜上，蓄電池在供電系統中應用一段時間后會出現容量大幅下降，并影響到輸出電源的性能。因此，采用蓄電池的儲能系統的供電安全可靠性問題日益凸顯。而超級電容的特性介于傳統電容器和電池之間，具有充放電速度快、循環壽命長（≥50萬次循環）、功率密度大、低溫性能優異、充放電循環效率高、工作電壓范圍廣，并且綠色環保的特點。因此在不間斷電源應用中具有較大的理論研究和實際推廣的前景。

發明內容

本實用新型的目的，在于克服上述問題，提供一種綠色環保、優質高效、免維護、應用范圍廣、低成本的基于超級電容的不間斷電源系統。

本實用新型的一種基于超級電容的不間斷電源系統，包括充電單元、超級電容器模組、管理保護模塊、電源切換電路和電壓控制單元，供電電源和電壓控制單元的輸出分別通過電源切換裝置與負載相連，供電電源與充電單元的輸入相連，充電單元的輸出與超級電容模組的輸入相連，超級電容模組的輸出與電壓控制單元的輸入相連，管理保護模塊與充電單元、超級電容模組和電壓控制單元分別相連；

所述超級電容模組為能量存儲元件，所述超級電容模組包括超級電容、電壓均衡電路和狀態監視電路，超級電容與電壓均衡電路相連，電壓均衡電路與狀態監視電路相連；所述充電單元為超級電容充電裝置，為開關電源或充電機，實現對超級電容的充電控制，在充電初始階段采用恒流充電，在中間段采用恒功率充電，在最后階段采用恒壓充電；

所述管理保護模塊在超級電容充放電過程中實現對系統的檢測和保護；

所述電壓控制單元在電網斷電等異常情況時，向負載提供恒定的電壓；

所述超級電容為雙電層超級電容器（EDLC）、鋰離子超級電容器（LIC）或化學贗電容器，所述超級電容由單個超級電容單元或者多個超級電容單元組成，多個所述超級電容通過串并聯形式組合在一起；

所述電壓均衡電路為被動式電壓均衡電路、主動式電壓均衡電路或者二者結合的電壓均衡電路。

所述的狀態監視電路監視單個電容單元的狀態，當出現異常時，輸出異常信號，異常信號輸出為電氣隔離信號或非電氣隔離信號。

當系統要求的電流較小或者對充電時間不敏感時，所述充電單元采用電阻限流的方式，外部供電電源正常時，負載直接由供電電源供電，同時供電電源通過充電單元給超級電容器模組充電，當供電電源異常時，通過電源切換電路自動切換為超級電容模組通過電壓控制單元向負載供電并提供恒定的電壓。

本實用新型與現有技術相比具有以下明顯優點：

1、綠色環保、無污染：和傳統儲能器件相比，超級電容在儲能中不存在化學反應，是清潔的儲能裝置。

2、優質高效、免維護：超級電容器模組充放電循環效率高，壽命長，實現真正的免維護。

3、應用范圍廣：充放電速度快，溫度范圍廣，可應用于要求快速充放電和環境溫度變化范圍大的場合。

4、應用簡便，低成本：充電電路簡單，體積小，系統成本低。

附圖說明

圖1是本實用新型的系統結構圖；

圖中標號：1-充電單元、2-超級電容器模組、3-管理保護模塊、4-電源切換電路、5-電壓控制單元、2.1-超級電容、2.2-電壓均衡電路、2.3-狀態監視電路。

具體實施方式

為了加深對本實用新型的理解，下面將結合實施例和附圖對本實用新型作進一步詳述，該實施例僅用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型保護范圍的限定。

如圖1所示的一種基于超級電容的不間斷電源系統的具體實施方式：包括充電單元1、超級電容器模組2、管理保護模塊3、電源切換電路4和電壓控制單元5，供電電源和電壓控制單元5的輸出分別通過電源切換裝置4與負載相連，供電電源與充電單元1的輸入相連，充電單元1的輸出與超級電容模組2的輸入相連，超級電容模組2的輸出與電壓控制單元5的輸入相連，管理保護模塊3與充電單元、超級電容模組2和電壓控制單元5分別相連；