基于超級電容的不間斷電源系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電源系統，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】
[0002]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(多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】

[0003]本發明的目的，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。
[0004]本發明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兀的輸入相連，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。
[0005]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。
[0006]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。
[0007]本發明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。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]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】
[0011]圖1是本發明的系統結構圖；
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】
[0012]為了加深對本發明的理解，下面將結合實施例和附圖對本發明作進一步詳述，該實施例僅用于解釋本發明，并不構成對本發明保護范圍的限定。
[0013]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I的輸入相連，充電單元I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；
所述超級電容模組2為能量存儲元件，所述超級電容模組2包括超級電容2.1、電壓均衡電路2.2和狀態監視電路2.3，超級電容2.1與電壓均衡電路2.2相連，電壓均衡電路2.2與狀態監視電路2.3相連；所述充電單元I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3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5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2.1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2.1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2.2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。
[0014]所述的狀態監視電路2.3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。
[0015]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I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I給超級電容器模組2充電，當供電電源異常時，通過電源切換電路4自動切換為超級電容模組2通過電壓控制單元5向負載供電并提供恒定的電壓。
[0016]綜上所述，本發明具有以下明顯優點:
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。
[0017]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。
[0018]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。
[0019]4、應用簡便，低成本:充電電路簡單，體積小，系統成本低。
[0020]申請人又一聲明，本發明通過上述實施例來說明本發明的實現方法及裝置結構，但本發明并不局限于上述實施方式，即不意味著本發明必須依賴上述方法及結構才能實施。所屬技術領域的技術人員應該明了，對本發明的任何改進，對本發明所選用實現方法等效替換及步驟的添加、具體方式的選擇等，均落在本發明的保護范圍和公開的范圍之內。本發明并不限于上述實施方式，凡采用和本發明相似結構及其方法來實現本發明目的的所有方式，均在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種基于超級電容的不間斷電源系統，其特征在于:包括充電單元(I)、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(I)的輸入相連，充電單元(I)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。2.根據權利要求1所述一種基于超級電容的不間斷電源系統，其特征在于:所述超級電容模組(2 )為能量存儲元件，所述超級電容模組(2 )包括超級電容(2.1)、電壓均衡電路(2.2)和狀態監視電路(2.3)，超級電容(2.1)與電壓均衡電路(2.2)相連，電壓均衡電路(2.2)與狀態監視電路(2.3)相連。3.根據權利要求1所述一種基于超級電容的不間斷電源系統，其特征在于:所述充電單元(I)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。4.根據權利要求1所述一種基于超級電容的不間斷電源系統，其特征在于:所述管理保護模塊(3 )在超級電容充放電過程中實現對系統的檢測和保護。5.根據權利要求1所述一種基于超級電容的不間斷電源系統，其特征在于:所述電壓控制單元(5)在電網斷電等異常情況時，向負載提供恒定的電壓。6.根據權利要求2所述一種基于超級電容的不間斷電源系統，其特征在于:所述超級電容(2.1)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(2.1)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。7.根據權利要求6所述一種基于超級電容的不間斷電源系統，其特征在于:所述電壓均衡電路(2.2)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。8.根據權利要求6所述一種基于超級電容的不間斷電源系統，其特征在于:所述的狀態監視電路(2.3)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。
【專利摘要】本發明公開了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。本發明具有增大充放電電流和功率、增加壽命、對環境友好并且免維護的優點。
【IPC分類】H02J7/34, H02J9/06
【公開號】CN105186663
【申請號】CN201510661603
【發明人】曲樹筍, 宋運昌, 賓宏
【申請人】江蘇兆合電氣有限公司
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年10月15日