一种带有超级电容器模块的直流应急电源装置制造方法
【专利摘要】一种带有超级电容器模块的直流应急电源装置，包括人机界面，还设置有分别与交流电源相连接的电容充电单元和用于采集交流电源的电压的交流监控单元，所述电容充电单元的输出端连接电容模块，所述的电容模块连接直流输出，所述的直流输出的输出端为应急电源装置的输出端，直流输出的输出端还连接用于采集电容模块的电压和充、放电电流的直流检测单元，所述直流检测单元和交流监控单元分别连接人机界面。本发明具有结构简单，便于携带、低温特性良好、智能化显示等特点。可以提供应急电源动作时所需的电流，又可以提高直流应急电源装置的寿命，且环保无污染。可以有效的解决铅酸电池带来的环境污染以及需长期维护等问题。
【专利说明】一种带有超级电容器模块的直流应急电源装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种直流应急电源装置。特别是涉及一种能够提供大电流充放电的带有超级电容器模块的直流应急电源装置。
【背景技术】
[0002]超级电容器(又叫电化学电容器)是一种新型的电荷储备元件，具有容量大、支持大电流充放电、循环寿命长、低温特性好和环保无污染等优点，因此超级电容器在新能源、交通运输、工业等领域有着广阔的应用前景。
[0003]传统的应急电源采用铅酸电池作为电源，但是由于铅酸电池低温特性差，温度低时输出电的量减少，循环寿命短，需要经常更换，且对环境污染严重。而超级电容正好能弥补这些缺陷，适用于智能化、环保、免维护及低温特性良好的应急电源装置。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够提供大电流充放电、循环寿命长、免维护、低温特性好的带有超级电容器模块的直流应急电源装置。
[0005]本发明所采用的技术方案是:一种带有超级电容器模块的直流应急电源装置，包括人机界面，还设置有分别与交流电源相连接的电容充电单元和用于采集交流电源的电压的交流监控单元，所述电容充电单元的输出端连接电容模块，所述的电容模块连接直流输出，所述的直流输出的输出端为应急电源装置的输出端，直流输出的输出端还连接用于采集电容模块的电压和充、放电电流的直流检测单元，所述直流检测单元和交流监控单元分别连接人机界面。
[0006]所述的电容充电单元包括有依次相连的尖峰抑制￡11滤波电路、工频整流电路、 功率因数矫正电路、0以…高频逆变电路、高频整流电路、IX滤波电路和￡11滤波电路，
其中，所述的尖峰抑制￡11滤波电路的输入端连接交流电源，所述的￡11滤波电路的输出构成充电单元的输出端，尖峰抑制￡11滤波电路和￡11滤波电路的输出端还连接脉宽调制电路，所述脉宽调制电路双向连接计算机监控单元，所述的刚1滤波电路输出端还连接计算机监控单元，所述计算机监控单元的输出端通过总线连接0以八(:高频逆变电路的控制输入端。
[0007]所述的交流监控单元包括有:交流监控0^处理器，与所述交流监控0^处理器输入端相连的电压隔离变压器，与所述交流监控0^处理器输出端通过一个继电器相连的交流接触器，所述交流接触器的输出分别连接所述交流监控0^处理器的输入端，以及连接报警装置，所述的交流监控0^处理器还通过一个隔离电路连接83485总线，并通过83485总线连接所述的人机界面。
[0008]所述的直流检测单元包括有:直流监控0^处理器，分别通过八/0转换器与所述直流监控0^处理器输入端相连的信号变换电路、霍尔传感器和温度传感器，所述直流监控0？^处理器的输出端通过一个继电器连接报警显示单元，所述的直流监控0^处理器还通过一个隔离电路连接旧485总线，并通过旧485总线连接所述的人机界面，其中，所述的信号变换电路的输入端为电压信号输入端，所述霍尔传感器的输入端为电流信号的输入端，所述温度传感器是设置在所述电容模块上的温度传感器。
[0009]所述的电容模块是由多个超级电容器串并联构成。
[0010]本发明的一种带有超级电容器模块的直流应急电源装置，具有结构简单，便于携带、低温特性良好、智能化显示等特点。可以提供应急电源动作时所需的电流，又可以提高直流应急电源装置的寿命，且环保无污染。可以有效的解决铅酸电池带来的环境污染以及需长期维护等问题，可以广泛地生产普及，具有重大的生产实践意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本发明的整体构成框图；
[0012]图2是本发明中电容充电单元的整体构成框图；
[0013]图3是本发明中交流监控单元的整体构成框图；
[0014]图4是本发明中直流检测单元的整体构成框图。
[0015]图中
[0016]1:人机界面2:交流电源
[0017]3:电容充电单元4:电容模块
[0018]5:直流输出6:直流检测单元
[0019]7:交流监控单元31:尖峰抑制￡11滤波电路
[0020]32:工频整流电路33:？%功率因数矫正电路
[0021]34:00/^0高频逆变电路 35:高频整流电路
[0022]36:10滤波电路37:211滤波电路
[0023]38:脉宽调制电路39:计算机监控单元
[0024]61:直流监控0^处理器 62:信号变换电路
[0025]63:霍尔传感器64:温度传感器
[0026]65 4/0转换器66:继电器
[0027]67:报警显示单元68:隔离电路
[0028]69 #3485总线70:工作电源
[0029]71:电压隔离变压器72:交流监控0^处理器
[0030]73:工作电源74:继电器
[0031]75:交流接触器76:隔离电路
[0032]77:1？8485 总线
【具体实施方式】
[0033]下面结合实施例和附图对本发明的一种带有超级电容器模块的直流应急电源装置做出详细说明。
[0034]如图1所示，本发明的一种带有超级电容器模块的直流应急电源装置，包括人机界面1，还设置有分别与交流电源2相连接的电容充电单元3和用于采集交流电源的电压的交流监控单元7，所述的电容充电单元3的输出端连接电容模块4，所述的电容模块4是由多个超级电容器串联构成，为应急电源的输出提供电源。所述的电容模块4连接直流输出5，所述的直流输出5的输出端为应急电源装置的输出端，直流输出5的输出端还连接用于采集电容模块4的电压和充、放电电流的直流检测单元6，所述直流检测单元6和交流监控单元7分别连接人机界面1。
[0035]本发明的人机界面，采用触摸显示屏，对充电系统的充电电压和电流数据进行显示，同时系统故障时，显示系统的故障内容以及故障发生的时间和故障恢复时间，系统运行时，可以对充电机进行开关机操作，亦可对充电电压和电流以及报警参数进行设置，系统参数设置有密码保护。
[0036]本发明的电容模块4中的每个超级电容器都具有单体电压均衡电路，避免了模块内单体电压不均衡的现象；电容充电单元3内部包含独立检测单元，用于采集和处理电容模块内部每个串联超级电容器单体的运行参数，并将处理后的运行参数传输给人机界面。
[0037]如图2所示，所述的电容充电单元3包括有依次相连的尖峰抑制￡11滤波电路31、工频整流电路32、？％功率因数矫正电路33、0以八高频逆变电路34、高频整流电路35、！^滤波电路36和￡11滤波电路37，其中，所述的尖峰抑制￡11滤波电路31的输入端连接交流电源2，所述的￡11滤波电路37的输出构成充电单元3的输出端，尖峰抑制￡11滤波电路31和￡11滤波电路37的输出端还连接脉宽调制电路38，所述脉宽调制电路38双向连接计算机监控单元39，所述的￡11滤波电路37输出端还连接计算机监控单元39，所述计算机监控单元39的输出端通过总线连接0以八高频逆变电路34的控制输入端。
[0038]如图3所示，所述的交流监控单元7负责采集交流电源的电压，上传至人机界面。所述的交流监控单元7包括有:交流监控0^处理器72，与所述交流监控0^处理器72输入端相连的电压隔离变压器71，与所述交流监控0^处理器72输出端通过一个继电器74相连的交流接触器75，所述交流接触器75的输出分别连接所述交流监控0^处理器72的输入端，以及连接报警装置，所述的交流监控0^处理器72还通过一个隔离电路76连接尺3485总线77，并通过83485总线77连接所述的人机界面1。
[0039]如图4所示，所述的直流检测单元6负责采集电容器组端电压和充、放电电流，同时上传至人机界面。所述的直流检测单元6包括有:直流监控0^处理器61，分别通过八/0转换器65与所述直流监控0^处理器61输入端相连的信号变换电路62、霍尔传感器63和温度传感器64，所述直流监控0^处理器61的输出端通过一个继电器66连接报警显示单元67，所述的直流监控0^处理器61还通过一个隔离电路68连接83485总线69，并通过尺3485总线69连接所述的人机界面1，其中，所述的信号变换电路62的输入端为电压信号输入端，所述霍尔传感器63的输入端为电流信号的输入端，所述温度传感器64是设置在所述电容模块4上的温度传感器。
[0040]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种带有超级电容器模块的直流应急电源装置，包括人机界面(I)，其特征在于，还设置有分别与交流电源⑵相连接的电容充电单元⑶和用于采集交流电源的电压的交流监控单元(7)，所述的电容充电单元(3)的输出端连接电容模块(4)，所述的电容模块(4)连接直流输出(5)，所述的直流输出(5)的输出端为应急电源装置的输出端，直流输出(5)的输出端还连接用于采集电容模块(4)的电压和充、放电电流的直流检测单元￠)，所述直流检测单元(6)和交流监控单元(7)分别连接人机界面(I)。
2.根据权利要求1所述的一种带有超级电容器模块的直流应急电源装置，其特征在于，所述的电容充电单元(3)包括有依次相连的尖峰抑制EMI滤波电路(31)、工频整流电路(32)、PFC功率因数矫正电路(33)、DC/AC高频逆变电路(34)、高频整流电路(35)、LC滤波电路(36)和EMI滤波电路(37)，其中，所述的尖峰抑制EMI滤波电路(31)的输入端连接交流电源(2)，所述的EMI滤波电路(37)的输出构成充电单元(3)的输出端，尖峰抑制EMI滤波电路(31)和EMI滤波电路(37)的输出端还连接脉宽调制电路(38)，所述脉宽调制电路(38)双向连接计算机监控单元(39)，所述的EMI滤波电路(37)输出端还连接计算机监控单元(39)，所述计算机监控单元(39)的输出端通过CAN总线连接DC/AC高频逆变电路(34)的控制输入端。
3.根据权利要求1所述的一种带有超级电容器模块的直流应急电源装置，其特征在于，所述的交流监控单元(7)包括有:交流监控CPU处理器(72)，与所述交流监控CPU处理器(72)输入端相连的电压隔离变压器(71)，与所述交流监控CPU处理器(72)输出端通过一个继电器(74)相连的交流接触器(75)，所述交流接触器(75)的输出分别连接所述交流监控CPU处理器(72)的输入端，以及连接报警装置，所述的交流监控CPU处理器(72)还通过一个隔离电路(76)连接RS485总线(77)，并通过RS485总线(77)连接所述的人机界面⑴。
4.根据权利要求1所述的一种带有超级电容器模块的直流应急电源装置，其特征在于，所述的直流检测单元(6)包括有:直流监控CPU处理器(61)，分别通过A/D转换器(65)与所述直流监控CPU处理器￠1)输入端相连的信号变换电路(62)、霍尔传感器￠3)和温度传感器(64)，所述直流监控CPU处理器￠1)的输出端通过一个继电器￠6)连接报警显示单元(67)，所述的直流监控CPU处理器￠1)还通过一个隔离电路￠8)连接RS485总线(69)，并通过RS485总线(69)连接所述的人机界面(I)，其中，所述的信号变换电路(62)的输入端为电压信号输入端，所述霍尔传感器￠3)的输入端为电流信号的输入端，所述温度传感器￠4)是设置在所述电容模块(4)上的温度传感器。
5.根据权利要求1所述的一种带有超级电容器模块的直流应急电源装置，其特征在于，所述的电容模块(4)是由多个超级电容器串并联构成。
【文档编号】H02J7/00GK104362689SQ201410594456
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月29日 优先权日:2014年10月29日
【发明者】刘春旺, 商锡瑞, 何君霞, 张雅贤, 张青, 张重阳, 郭庆奎, 原永禹, 尹子振, 吕英, 魏金军, 高丽岩, 汪永翔 申请人:中国石油化工股份有限公司, 天津力神电池股份有限公司