超级电容器模组投切装置的制作方法

本实用新型涉及一种投切装置，尤其是一种超级电容器模组投切装置。

背景技术：

直流电源是发电厂、变电站必备的操作和控制电源，同时也是事故停电时的备用工作电源。作为电力系统直流电源中的储能部件，于事故停电的情况下，在保障发电厂、变电站的正常运行中，发挥了极其重要的作用。目前，电力系统常用的储能部件大多为铅酸型蓄电池，这种蓄电池有着容量大、技术成熟的优势，但存在着易污染环境、适用温度范围窄、低温放电特性差、具有自放电特性和日常维护工作量大等缺陷。为规避铅酸型蓄电池的缺陷，人们正在尝试使用绿色环保、适用温度范围宽、高低温特性好、放电性能强、寿命长的超级电容器。

基于单只超级电容器的电压很低，通常只有2.7v、3.0v等规格，为了便于应用，常将多只超级电容器根据实际工程的需要通过串并联形式组成所需电压和容量的超级电容器模组，如gmcc-scm-032r4-250表示由12个2.7v超级电容器组成，其模组电压为32.4v、容量为250f。不同只数的超级电容器经串联连接后，其输出的电压虽达到了电力系统直流电源220v/110v的要求，却也存在着不足之处，首先，超级电容器不可在高于额定电压下长期使用，长期的过压、过温，或频繁地大电流放电都会导致电容内阻的增加或容量的减小，甚至失效；其次，串接后形成的超级电容器模组只有在泄压后才能人工予以拆除，极大地增加了安全维护的难度；再次，不停电的状况下不能撤换有瑕疵的模组，给安全运行留下了隐患。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种可自动切换过压或过温模组的超级电容器模组投切装置。

为解决本实用新型的技术问题，所采用的技术方案为，超级电容器模组投切装置包括超级电容器模组端子和母线端子，特别是：

所述超级电容器模组端子的正负极之间跨接有电压传感器、串接的放电电阻和双向开关常开端、串接的常开开关和双向开关常闭端；

所述常开开关为依次串联连接的两只以上，且跨接于母线端子的正负极之间；

所述电压传感器的输出端与控制器的输入端电连接，控制器的输出端分别与双向开关、常开开关的控制端电连接，控制器的输入端与温度传感器电连接；

所述温度传感器位于超级电容器模组上，用于控制器根据电压传感器和温度传感器的输出判断，若超级电容器模组端子两端的电压＞超级电容器模组允许运行的最高电压，或者温度＞超级电容器模组允许运行的工作温度上限，且常开开关不是最后一只为常开态，则启动双向开关和常开开关动作，以切换运行中的超级电容器模组，并可发出报警信号，使电源监控系统实时调整充电母线的电压。

作为超级电容器模组投切装置的进一步改进：

优选地，电压传感器为霍尔电压传感器。

优选地，双向开关和常开开关均为电子开关，或功率继电器。

优选地，控制器为数字比较器，或单片机，或可编程逻辑控制器，或数字信号处理器。

优选地，温度传感器为热敏器件，或温度开关。

相对于现有技术的有益效果是：

采用这样的结构后，只要运行中的某组超级电容器模组的电压高于其允许运行的最高电压，或温度超过其允许运行的工作温度上限，本装置就会即刻将此超级电容器模组自动地切换下来，既避免了该超级电容器模组因过压或过温而造成的损伤，又于不断电的情况下维持了其它超级电容器模组的正常运行，还便于对撤换下来的超级电容器模组及时地进行安全维护，以尽快地使其恢复正常后再次投入运行，从而保障了电力系统直流电源的运行安全，杜绝了事故的发生，进而使其极易于广泛地商业化应用于作为电力系统直流电源中储能部件的超级电容器模组的自动投切。

附图说明

图1是本实用新型的一种基本结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的优选方式作进一步详细的描述。

参见图1，超级电容器模组投切装置的构成如下：

超级电容器模组端子(81-8n)的正负极之间跨接有电压传感器(61-6n)、串接的放电电阻(41-4n)和双向开关(51-5n)常开端、串接的常开开关(31-3n)和双向开关(51-5n)常闭端；其中，电压传感器(61-6n)为霍尔电压传感器，双向开关(51-5n)和常开开关(31-3n)均为电子开关(或功率继电器)。

常开开关(31-3n)为依次串联连接的两只以上，且跨接于母线端子1的正负极之间；现取常开开关(31-3n)为6只，即n为6，也即本装置由6组超级电容器模组(91-9n)和与其相配接的元器件串接而成。

电压传感器(61-6n)的输出端与控制器7的输入端电连接，控制器7的输出端分别与双向开关(51-5n)、常开开关(31-3n)的控制端电连接，控制器7的输入端与温度传感器(21-2n)电连接；其中，控制器7为数字比较器(或单片机，或可编程逻辑控制器，或数字信号处理器)，温度传感器(21-2n)为热敏器件(或温度开关)。

温度传感器(21-2n)位于超级电容器模组(91-9n)上。

使用时，只需先根据本实用新型应用于电力系统直流电源中的电压等级和容量来选定各元器件的电气参数，再将本实用新型的超级电容器模组端子(81-8n)和母线端子1分别与超级电容器模组(91-9n)和电力系统的直流母线10电连接即可。

在控制器7的监控之下，只要电压传感器(61-6n)输出的超级电容器模组端子(81-8n)两端的电压(也即超级电容器模组(91-9n)的端电压)＞超级电容器模组(91-9n)允许运行的最高电压，或者温度传感器(21-2n)输出的温度＞超级电容器模组(91-9n)允许运行的工作温度上限，且常开开关(31-3n)不是最后一只为常开态，则立即启动双向开关(51-5n)和常开开关(31-3n)动作，以切换运行中的超级电容器模组(91-9n)。例如，若电压传感器62输出的超级电容器模组端子(82)两端的电压(也即超级电容器模组(92)的端电压)＞超级电容器模组92允许运行的最高电压，或者温度传感器22输出的温度＞超级电容器模组92允许运行的工作温度上限，且常开开关32不是最后一只为常开态，则立即启动双向开关52和常开开关32动作——双向开关52的常开端和常开开关32均闭合，不仅通过放电电阻42对超级电容器模组92进行泄压，同时也将超级电容器模组91和超级电容器模组93串接起来，即将运行中的超级电容器模组92切换下来。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型的超级电容器模组投切装置进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若对本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：

1.一种超级电容器模组投切装置，包括超级电容器模组端子(81-8n)和母线端子(1)，其特征在于：

所述超级电容器模组端子(81-8n)的正负极之间跨接有电压传感器(61-6n)、串接的放电电阻(41-4n)和双向开关(51-5n)常开端、串接的常开开关(31-3n)和双向开关(51-5n)常闭端；

所述常开开关(31-3n)为依次串联连接的两只以上，且跨接于母线端子(1)的正负极之间；

所述电压传感器(61-6n)的输出端与控制器(7)的输入端电连接，控制器(7)的输出端分别与双向开关(51-5n)、常开开关(31-3n)的控制端电连接，控制器(7)的输入端与温度传感器(21-2n)电连接；

所述温度传感器(21-2n)位于超级电容器模组(91-9n)上，用于控制器(7)根据电压传感器(61-6n)和温度传感器(21-2n)的输出判断，若超级电容器模组端子(81-8n)两端的电压＞超级电容器模组(91-9n)允许运行的最高电压，或者温度＞超级电容器模组(91-9n)允许运行的工作温度上限，且常开开关(31-3n)不是最后一只为常开态，则启动双向开关(51-5n)和常开开关(31-3n)动作，以切换运行中的超级电容器模组(91-9n)。

2.根据权利要求1所述的超级电容器模组投切装置，其特征是电压传感器(61-6n)为霍尔电压传感器。

3.根据权利要求1所述的超级电容器模组投切装置，其特征是双向开关(51-5n)和常开开关(31-3n)均为电子开关，或功率继电器。

4.根据权利要求1所述的超级电容器模组投切装置，其特征是控制器(7)为数字比较器，或单片机，或可编程逻辑控制器，或数字信号处理器。

5.根据权利要求1所述的超级电容器模组投切装置，其特征是温度传感器(21-2n)为热敏器件，或温度开关。

技术总结
本实用新型公开了一种超级电容器模组投切装置。超级电容器模组端子(81‑8n)的正负极间跨接有电压传感器(61‑6n)、串接的放电电阻(41‑4n)和双向开关(51‑5n)常开端、串接的常开开关(31‑3n)和双向开关(51‑5n)常闭端，常开开关(31‑3n)为串接的两只以上，且跨接于母线端子(1)的正负极间，控制器(7)分别与电压传感器(61‑6n)、温度传感器(21‑2n)、双向开关(51‑5n)和常开开关(31‑3n)电连接，用于控制器(7)根据电压传感器(61‑6n)和温度传感器(21‑2n)的输出，判断超级电容器模组(91‑9n)的端电压或温度是否＞其允许运行的最高电压或温度上限。

技术研发人员：程正年;何炳愚;黄玮;马传刚
受保护的技术使用者：安徽新力电气设备有限责任公司
技术研发日：2020.04.23
技术公布日：2020.10.27