[發明專利]一種提供短時大功率供給的能量存儲單元及方法

有效

• 申請號: 201710526492.1
• 申請日: 2017-06-30
• 公開（公告）號: CN107196419B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 張和順;馬峰;趙奔;劉相蕊;黃曉偉;李東濤;羅荔
• 申請（專利權）人: 中國西電電氣股份有限公司
• 主分類號: H02J15/00
• 分類號: H02J15/00;H02J7/34;H02J9/06
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 張弘

本發明公開了一種提供短時大功率供給的能量存儲單元及方法，單相小功率電源(交流或直流，不大于6KW)輸入經整流升壓裝置、DC?DC變換模塊和輸出整流濾波模塊，將電荷送往多個大容量電容模組和中容量電容模組組成的大容量儲能器，該過程在幾百秒的時間內完成。在大容量儲能器儲能完成后，可以對外提供單相短時大功率輸出，滿足電機直驅式操動機構的電源需求。本發明具有模塊化結構、儲能密度大、儲能速度快、工作模式多樣、使用安全可靠、質量輕、儲能便于擴展等優點，解決大容量設備短時工作對常規大容量供電電源的依賴，避免了遠距離大截面導線輸電，降低了成本，提高了短時大功率設備的適應性和移動性。

技術領域

本發明涉及高壓開關的伺服電機驅動器供電的技術領域，特別涉及一種提供短時大功率供給的能量存儲單元及方法。

背景技術

目前，隨著智能技術的發展，國內外企業在高壓開關產品上進行了大量的智能化技術研究，越來越多的新元件和新技術應用在高壓開關上，尤其是各類傳感器和通訊技術的應用，減小了高壓開關產品的體積，獲取了高壓開關在各種工作條件下的數據。但是，驅動高壓開關動作的核心設備---彈簧操動機構(尤其是用于126KV及以上的斷路器產品)，在國內仍然沿用著傳統的機械傳動模式。該類機構的操作壽命有限，開關負載的阻力變化無法探測、運動特性不易精確控制、控制動作的時間精度低、影響可靠性的進一步提高；此外，該類機構無法滿足頻繁開斷的場合，存在運動零件多，噪音大等問題，是高壓開關整體智能化技術發展的瓶頸。因此，設計了一種全新的智能化操動機構--電機直驅式操動機構，該機構采用交流伺服電動機，伺服電機的動作受控于配套的伺服驅動器；電機輸出軸直接對接斷路器開關主軸或拐臂，通過電機軸的旋轉，直接驅動開關分、合閘動作，省略了復雜的傳動環節。根據使用需求，將斷路器的運動特性編程直接寫入伺服驅動器的存儲單元，實現智能控制。伺服驅動器具備通訊功能，可以時時反饋機構的工作狀態及每次動作的特性數據。因該電機直驅式操動機構的瞬時用電量非常大，需配備大功率三相電源，并為之鋪設大截面專用線路為電機直驅式操動機構的伺服驅動系統供電。這樣很大程度上影響了電機直驅式操動機構的應用。

發明內容

本發明的目的是提供一種提供短時大功率供給的能量存儲單元及方法，滿足電機直驅式操動機構的電源需求。該方案以小功率的單相電源(交流或直流電壓，不大于6KW)進行能量的存儲，即使該電源臨時斷電也不會影響該大功率供給的能量存儲單元對外供電，它有效的解決早期方案的不足。

本發明采取如下技術方案予以實現的：

一種提供短時大功率供給的能量存儲單元，包括：整流升壓裝置、DC-DC變換模塊，輸出整流濾波模塊、儲能控制及其輔助電源、大容量儲能器、安全放電控制裝置以及耗能裝置；

所述的整流升壓裝置的輸入端與單相小功率電源輸入側連接，輸出端依次與DC-DC變換模塊、輸出整流濾波模塊和大容量儲能器連接，大容量儲能器輸出側分別連接短時大功率輸出側和安全放電控制裝置；

所述的儲能控制及其輔助電源外接有控制輸入模式的開關選擇器件，另一端分別與整流升壓裝置、DC-DC變換模塊、輸出整流濾波模塊和安全放電控制裝置電氣連接；安全放電控制裝置與耗能裝置連接。

所述的儲能控制及其輔助電源，包括儲能控制模塊、控制電源、UPS不間斷電源和電池組；儲能控制模塊與控制輸入模式的開關選擇器件連接，并輸入采集信號、輸出控制指令；控制電源將外部電源的電壓變換后經UPS不間斷電源供給儲能控制模塊，并為電池組充電；充電后的電池組充電還能為UPS不間斷電源供電。

所述的大容量儲能器是由多個大容量電容儲能模組和/或中容量電容儲能模組并聯而成，每個電容模組由若干個單體電容串聯或并聯而成。

所述的安全放電控制裝置包括高壓直流開關、儲能控制器互鎖開關、門聯鎖開關和電磁脫扣器；高壓直流開關依次通過儲能控制器互鎖開關、門聯鎖開關與耗能裝置連接，門聯鎖開關通過電磁脫扣器控制高壓直流開關。