[發明專利]一種超級電容充電保護裝置及方法

在審

• 申請號: 201810238750.0
• 申請日: 2018-03-22
• 公開（公告）號: CN108173334A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 黃哲;吳國榮;孟薇;高巧梅;趙丹丹;裴麗娜
• 申請（專利權）人: 固安華電天仁控制設備有限公司
• 主分類號: H02J7/34
• 分類號: H02J7/34;H02J7/00
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產權代理事務所(普通合伙) 11435
• 代理人: 朱麗麗

本申請公開了一種超級電容充電保護裝置及方法，該裝置包括用于設定電流門限值I_S的電流門限值設定單元、用于比較電流門限值I_S和超級電容模組的充電電流I_UC并且輸出比較信號的比較單元、用于將微控制器單元發送的PWM信號傳送給DC/DC單元的PWM隔離單元、用于放大比較信號輸出控制信號給PWM隔離單元的放大單元；PWM隔離單元接收的控制信號為保護信號時將PWM信號封鎖，使得DC/DC單元停止向超級電容模組充電；本申請對于過流的響應速度快，安全可靠，對超級電容充電過程中的瞬間過電流做到完全保護，不依賴軟件，即使MCU輸出的PWM信號一直為高電平，系統也能得到保護。

技術領域

本公開一般涉及風力發電技術領域，具體涉及風電變槳中的充電裝置，尤其涉及一種超級電容充電保護裝置及方法。

背景技術

近年來，變槳系統中超級電容作為備用電源被大量使用，由于其充電速度快、溫度范圍寬、循環壽命長等優點，已有取代蓄電池之勢。但是，由于電容本身的特性，尤其是電容不帶電時，充電電路若是控制不當就容易產生瞬間較大的浪涌電流，造成功率模塊損壞。目前，傳統做法是通過軟件方式采集充電電流，判斷過電流封鎖或調整PWM信號。此種方法反應速度慢，可靠性低。

由于超級電容模組容量非常大，而電容充電時電流可以突變，如DC/DC單元控制不當就可能造成類似于短路的電流，產生非常高的di/dt，不但對超級電容模組的使用壽命造成影響，更有可能造成DC/DC單元中的熔斷器和功率模塊損壞。另外，由于直流母線上還連接著電機控制器，當電機制動運行時，直流母線上電壓迅速提升，也可能導致超級電容模組充電電流瞬間過大。

發明內容

鑒于現有技術中的上述缺陷或不足，期望提供一種超級電容充電保護裝置及方法。

第一方面本申請提供一種超級電容充電保護裝置，該裝置包括用于設定電流門限值I_S的電流門限值設定單元、用于比較電流門限值I_S和超級電容模組的充電電流I_UC并且輸出比較信號的比較單元、用于將微控制器單元發送的PWM信號傳送給DC/DC單元的PWM隔離單元、用于放大比較信號輸出控制信號給PWM隔離單元的放大單元；所述PWM隔離單元接收的控制信號為保護信號時將PWM信號封鎖，使得所述DC/DC單元停止向超級電容模組充電。

根據本申請實施例提供的技術方案，所述電流門限值設定單元與比較單元之間還設置有用于穩定所述電流門限值I_S的緩沖單元。

根據本申請實施例提供的技術方案，所述緩沖單元由電壓跟隨器組成。

根據本申請實施例提供的技術方案，所述電流門限值I_S大于超級電容模組正常充電時的最大電流值、小于DC/DC單元中功率模塊允許的最大電流值。

根據本申請實施例提供的技術方案，所述電流門限值設定單元由串聯的電阻R₁和R₂以及與R₂并聯連接到地的電容C₁組成；所述電流門限值I_S由電源VCC經過電阻R₁分壓并經過電容C₁濾波后得到。

根據本申請實施例提供的技術方案，所述PWM隔離單元包括光電耦合器；所述保護信號連接到光電耦合器中發光二極管的陰極，所述PWM信號連接至所述發光二極管的陽極；所述光電耦合器的輸出信號連接到所述DC/DC單元。

第二方面，本申請提供一種超級電容充電保護方法：該方法包括以下步驟：

通過電流門限值設定單元設定并輸出電流門限值I_S；

檢測超級電容模組的充電電流I_UC；