[發明專利]一種模塊化超級電容儲能單元

在審

• 申請號: 201610146844.6
• 申請日: 2016-03-15
• 公開（公告）號: CN105633993A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發明（設計）人: 馬立新;楊曉奇;馬連發
• 申請（專利權）人: 北京科力通電氣股份有限公司
• 主分類號: H02J3/32
• 分類號: H02J3/32
• 代理公司: 北京紐樂康知識產權代理事務所(普通合伙) 11210
• 代理人: 鄺溯瓊

技術領域

本發明涉及一種模塊化超級電容儲能單元。

背景技術

再生制動能量吸收方式主要分為耗散式、能饋式和儲能式三種，耗散式結構簡單，經濟性能好，應用最廣。能饋式和儲能式相對較少。國內對能饋式和儲能式的研究剛剛起步，再生制動能量不能有效利用起來。能饋式對電網沖擊較大，不采用。儲能式吸收多余再生制動能量，必要時釋放出來，起到削峰填谷的作用。

針對相關技術中的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發明內容

本發明的目的是提供一種模塊化超級電容儲能單元，以克服目前現有技術存在的上述不足。

一種模塊化超級電容儲能單元，包括儲能電路所述儲能電路包括和電源正極端和負極端之間連接的若干電容，其中每個所述電容的輸出端均連接有相互串聯的儲能模塊，所述儲能模塊串聯于電源的電壓輸入端和直流母線之間，所述儲能模塊的輸出端均串聯連接有雙向均壓DC-DC變換器，所述若干雙向均壓DC-DC變換器的輸出端連接在所述直流母線上，所述儲能模塊包括和所述電容的輸出端連接的雙向直流變換器，所述雙向直流變換器的輸出端連接有若干串聯的超級電容器組，所述若干超級電容器組的輸出端和所述雙向均壓DC-DC變換器的輸入端連接。

其中，所述超級電容器組由z個超級電容器串聯組成；

其中z的個數由以下公式確定：

z=Es*ηc/Ec

其中，Es為單個儲能模塊要吸收的總能量，ηc為雙向直流變換器效率，Ec為單個電容器的容量。

進一步的，該儲能模塊中超級電容器的總個數為n個，其中n由以下公式確定：

n=m*z

其中m為該儲能模塊中超級電容器組的個數，z為所述超級電容器組中超級電容器的個數。

本發明的有益效果為：通過串聯設置的若干儲能模塊進而達到了對當其中一個儲能模塊出現故障的時候可以由其他的儲能模塊替補工作，這樣并不會影響儲能模塊的正常工作，另外每個儲能模塊中還有超級電容器組，該超級電容器組中有若干個電容器串聯而成，這樣滿足了各種電壓等級要求，彌補高電壓再生制動能量吸收方式的空白，此外本發明還具有資源利用率高的效果。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是根據本發明實施例的儲能模塊的結構示意圖。

圖中：

1、電源；2、電容；3、儲能模塊；4、雙向直流變換器；5、超級電容器組；6、直流母線；7、雙向均壓DC-DC變換器。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

如圖1所示，根據本發明的實施例所述的一種模塊化超級電容儲能單元，包括儲能電路所述儲能電路包括和電源1正極端和負極端之間連接的若干電容2，其中每個所述電容2的輸出端均連接有相互串聯的儲能模塊3，所述儲能模塊3串聯于電源1的電源輸入端和直流母線6之間，所述儲能模塊3的輸出端均串聯連接有雙向均壓DC-DC變換器7，所述若干雙向均壓DC-DC變換器7的輸出端連接在所述直流母線6上，所述儲能模塊3包括和所述電容2的輸出端連接的雙向直流變換器4，所述雙向直流變換器4的輸出端連接有若干串聯的超級電容器組5，所述若干超級電容器組5的輸出端和所述雙向均壓DC-DC變換器7的輸入端連接。

其中采用的雙向均壓DC-DC變換器7：在超級電容儲能系統中，雙向DC-DC變換器7用來實現超級電容的充電和放電功能。與傳統的采用兩套單向DC-DC變換器來達到能量雙向傳輸的方案相比，雙向均壓DC-DC變換器7應用同一個變換器來控制能量的雙向傳輸，使用的器件數目少，且可以更加快速地進行兩個方向功率變換的切換。雙向均壓DC-DC變換器7采用同一套變換器電路來實現功率的雙向流動，具有高效率、體積小、動態性能好、低成本等優勢。

進一步的，所述超級電容器組5由z個超級電容器串聯組成；

其中z的個數由以下公式確定：

z=Es*ηc/Ec