[發(fā)明專利]超級(jí)電容自適應(yīng)充放電控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011463797.0
• 申請(qǐng)日: 2020-12-11
• 公開（公告）號(hào): CN112653228B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李洪全;丁浩;張洪波;商和龍;劉鼎立;郭愛春;曹彥超;李曉晗;王聰;李碩;劉慶業(yè);姜濤;秦兆明;沈家盛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東電工電氣集團(tuán)新能科技有限公司
• 主分類號(hào): H02J9/06
• 分類號(hào): H02J9/06;H02J7/34;H02J7/00;H02J13/00
• 代理公司: 濟(jì)南舜源專利事務(wù)所有限公司 37205
• 代理人: 孟繁修;苗峻

本發(fā)明涉及一種超級(jí)電容自適應(yīng)充放電控制系統(tǒng)，包括：依次電連接的單片機(jī)、充放電電路、超級(jí)電容，所述的單片機(jī)中設(shè)置有控制模塊，所述的控制模塊用于根據(jù)電壓的變化控制充放電電路向超級(jí)電容充電、或者控制充放電電路使超級(jí)電容向負(fù)載放電。當(dāng)超級(jí)電容電壓低于設(shè)定值時(shí)，控制模塊控制充放電電路向超級(jí)電容充電；或者，當(dāng)輸入電壓低于設(shè)定值時(shí)，控制模塊控制充放電電路使超級(jí)電容向負(fù)載放電。本發(fā)明還涉及一種超級(jí)電容自適應(yīng)充放電控制方法。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)不同充電速度的智能控制，充電速度可實(shí)現(xiàn)多級(jí)轉(zhuǎn)換；通過在電路中接入單片機(jī)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電壓的大小；各支路電流的大小可控制；超級(jí)電容充電模式、保持模式、放電模式自由切換。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于DTU應(yīng)急電源設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，是涉及一種適用于DTU后備電源的超級(jí)電容自適應(yīng)高速智能充電控制電路及其控制方法。

背景技術(shù)：

在電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化領(lǐng)域，DTU裝置(Data Transfer Unit，數(shù)據(jù)傳輸單元)主要應(yīng)用于城市、農(nóng)村、企業(yè)配網(wǎng)供電系統(tǒng)，可完成對(duì)開關(guān)裝置的遙控、遙測(cè)、遙信采集，實(shí)現(xiàn)對(duì)供電線路的遠(yuǎn)程監(jiān)控和故障識(shí)別、隔離和非故障區(qū)域恢復(fù)供電等功能，對(duì)配網(wǎng)供電可靠性發(fā)揮著重要的作用。

由于DTU裝置一般安裝于戶外小型開閉所、箱式變電站和環(huán)網(wǎng)柜中，工作環(huán)境較為惡劣，其供電可靠性是制約其工作可靠性的一個(gè)重要因素。目前DTU裝置的后備電源一般多采用蓄電池方案，但是由于蓄電池抗高低溫性能差，使用壽命短，維護(hù)工作量大，其作為后備電源仍存在較大的弊端。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種超級(jí)電容自適應(yīng)充放電控制系統(tǒng)及控制方法。隨著超級(jí)電容產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，超級(jí)電容作為新型儲(chǔ)能元件的應(yīng)用正在逐漸普及，目前已經(jīng)在部分地區(qū)配網(wǎng)DTU領(lǐng)域中有所應(yīng)用。超級(jí)電容設(shè)計(jì)使用壽命一般為10年，未充電情況下存儲(chǔ)期限一般為4年，循環(huán)充電壽命約100萬(wàn)個(gè)周期；僅需定期檢測(cè)電壓情況并補(bǔ)充充電即可，無(wú)漏液、失水、析氫、過度充/放電等問題；超級(jí)電容運(yùn)行溫度環(huán)境為-40℃～65℃，容量和壽命受溫度影響較小；超級(jí)電容電極為無(wú)污染的活性炭或石墨烯等材料，電解液為中性電解液，對(duì)環(huán)境影響非常小。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種超級(jí)電容自適應(yīng)充放電控制系統(tǒng)，包括：依次電連接的單片機(jī)、充放電電路、超級(jí)電容，所述的單片機(jī)中設(shè)置有控制模塊，所述的控制模塊用于根據(jù)電壓的變化控制充放電電路向超級(jí)電容充電、或者控制充放電電路使超級(jí)電容向負(fù)載放電。當(dāng)超級(jí)電容電壓低于設(shè)定值時(shí)，控制模塊控制充放電電路向超級(jí)電容充電；或者，當(dāng)輸入電壓低于設(shè)定值時(shí)，控制模塊控制充放電電路使超級(jí)電容向負(fù)載放電。

一種超級(jí)電容自適應(yīng)充放電控制方法，應(yīng)用如前述的超級(jí)電容自適應(yīng)充放電控制系統(tǒng)，包括以下控制步驟：

超級(jí)電容自適應(yīng)充放電控制系統(tǒng)投入使用，超級(jí)電容的電壓為零；

進(jìn)入充電模式，單片機(jī)控制充放電電路向超級(jí)電容充電、充電電流值逐步增大，單片機(jī)實(shí)時(shí)檢測(cè)超級(jí)電容兩端電壓；

當(dāng)超級(jí)電容兩端電壓達(dá)到設(shè)定值時(shí)、充電電流值逐步減小，直至結(jié)束充電，進(jìn)入保持模式；

在保持模式下，超級(jí)電容兩端電壓保持在設(shè)定值左右，在充電與放電之間切換；

當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到輸入電壓小于設(shè)定值時(shí)，進(jìn)行放電模式；

在放電模式下，超級(jí)電容向負(fù)載放電。

本發(fā)明的有益效果：

(1)該電路采用智能控制電路，實(shí)現(xiàn)不同充電速度的智能控制，充電速度可實(shí)現(xiàn)多級(jí)轉(zhuǎn)換。電路接入多個(gè)三極管，通過控制三極管的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)電路接入電阻阻值的無(wú)縫切換及控制，進(jìn)而改變電路中的電流大小，實(shí)現(xiàn)不同充電速度的控制。

(2)超級(jí)電容兩端電壓U2、外部輸入電壓Uin實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過在電路中接入單片機(jī)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電壓的大小。

(3)各支路電流的大小可控制。