一种峰值电流控制方式的配电终端超级电容充电电路的制作方法

本发明涉及超级电容充电技术领域，特别涉及一种峰值电流控制方式的配电终端超级电容充电电路。

背景技术：

馈线自动化终端（feederterminalunit，简称ftu）是配电自动化系统与一次设备联结的接口，可根据设定的动作逻辑，在特定条件下控制一次开关设备分合，以达到故障定位、故障隔离和非故障区域快速恢复供电等功能。

按《dl/t721-2013配电自动化远方终端》要求，ftu一般采用铅酸储电池或超级电容作为后备电源。由于超级电容充功率密度高、充电速度快、放电电流大、使用寿命长、不污染环境等优点，在配电自动化远方终端中得到广泛应用。然而，现阶段一般采用功率电阻限流方式给超级电容充电，这种充电方式充电速度慢、效率低，功率电阻体积大、充电时发热大。在ftu中，该种充电方式的应用受到了很大的局限性。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案实现：

一种峰值电流控制方式的配电终端超级电容充电电路，包括开关管、二极管d、电感l、电流传感器t、超级电容器c、比较器、rs触发器、脉冲发生器以及驱动电路；

开关管的输出端分别与二极管d的阴极、电感l的一端连接；开关管的入出端与直流电源的正极连接；开关管的控制端与驱动电路的输出端连接；

二极管d的阳极接地；

电感l的另一端与超级电容器c的正极连接；

电感l的另一端与超级电容器c的正极之间的线路上设置有电流传感器t，用于检测流过所述线路的电流；

超级电容器c的负极接地；

电流传感器t的输出端与比较器第一端连接，比较器第二端与基准电压点连接，比较器的输出端与rs触发器的r端连接；rs触发器的s端与脉冲发生器连接；rs触发器的输出端与驱动电路的输入端连接。

优选地，所述开关管为场效应管。

优选地，所述驱动电路包括uc3840控制芯片。

电流传感器t输出端接滞环比较器反相输入端，滞环比较器正相输入端接参考电压vref，比较器输出端接rs触发器的r输入端，周期脉冲发生器的输出端接rs触发器的s输入端，rs触发器的q输出端接驱动电路的输入端，接驱动电路输出端接mosfet的栅极，通过对buck直流降压电路的输出电流i0峰值进行控制，以达到对超级电容c平缓充电的目的。本电路结构简单，容易实现，稳定可靠，能够有效解决充电速度慢、效率低，功率电阻体积大、充电时发热大等问题。

附图说明

图1是本发明提供的电路结构图；

图2是本发明提供的控制波形图；

图3是本发明提供的仿真图。

具体实施方式

为使本技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施方式中的附图1~3，对本技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本技术保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施方式。基于本技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本技术保护的范围。

如图1所示，一种峰值电流控制方式的配电终端超级电容充电电路，包括开关管、二极管d、电感l、电流传感器t、超级电容器c、比较器、rs触发器、脉冲发生器以及驱动电路。

开关管为场效应管（mosfet），开关管的输出端（源极）分别与二极管d的阴极、电感l的一端连接；开关管的入出端（漏极）与直流电源的正极连接；开关管的控制端（栅极）与驱动电路的输出端连接。

二极管d的阳极接地。

电感l的另一端与超级电容器c的正极连接，超级电容器c的负极接地。超级电容器c与ftu连接，为其提供电能。

电感l的另一端与超级电容器c的正极之间的线路上设置有电流传感器t，用于检测流过所述线路的电流。电流传感器t可以是串联于被测线路中的，即管脚焊接在线路上。也可以是环形结构套设在线路上的。此处不做具体限定，总之目的就是通过互感器获取线路上的电流信号，并通过并联电阻的方式得到电压。

电流传感器t的输出端与比较器第一端（正输入端）连接，比较器第二端（负输入端）与基准电压点连接。基准电压点由基准电压电路提供，该电路可以采用成熟的模块代替。

比较器的输出端与rs触发器的r端连接。rs触发器的s端与脉冲发生器连接。rs触发器的输出端与驱动电路的输入端连接。驱动电路采用uc3840控制芯片，用于实现开关管的控制。

开关管、二极管d、电感l组合构成buck非隔离拓扑直流降压电路，buck直流降压电路输入端接直流电源正极，buck直流降压电路输出端接超级电容正极，电流传感器t将buck直流降压电路电感电流io按比例变换成电压vt输出。电流传感器t输出端接滞环比较器反相输入端，滞环比较器正相输入端接参考电压vref，比较器输出端接rs触发器的r输入端，周期脉冲发生器的输出端接rs触发器的s输入端，rs触发器的q输出端接驱动电路的输入端，接驱动电路输出端接mosfet的栅极。

电流传感器t输出vt=n×io，n为正的常数，通过调整电流传感器电阻参数改变大小。电流传感器t输出接入比较器的反相输入端。脉冲发生器输出脉冲信号时，rs触发器输出高电平，经过驱动电路后驱动开关管mosfet导通，电感电流上升。电流传感器t输出vt>vref时，比较器输出高电平，rs触发器输出低电平，经过驱动电路后驱动开关管mosfet截止，电感电流下降。图2是本发明提供的波形图，图3是实例仿真结果。

本发明利用电流传感器t输出端接比较器反相输入端，比较器正相输入端接参考电压vref，比较器输出端接rs触发器的r输入端，周期脉冲发生器的输出端接rs触发器的s输入端，rs触发器的q输出端接驱动电路的输入端，接驱动电路输出端接mosfet的栅极，通过对buck直流降压电路的输出电流i0峰值进行控制，以达到对超级电容c平缓充电的目的。本电路结构简单，容易实现，稳定可靠，能够有效解决充电速度慢、效率低，功率电阻体积大、充电时发热大等问题。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种峰值电流控制方式的配电终端超级电容充电电路，包括开关管。开关管的输出端分别与二极管D的阴极、电感L的一端连接；开关管的入出端与直流电源的正极连接；开关管的控制端与驱动电路的输出端连接。电感L的另一端与超级电容器C的正极连接且连接线路上设置有电流传感器T，用于检测流过所述线路的电流。超级电容器C的负极、二极管D的阳极接地。电流传感器T的输出端与比较器第一端连接，比较器第二端与基准电压点连接，比较器的输出端与RS触发器的R端连接；RS触发器的S端与脉冲发生器连接；RS触发器的输出端与驱动电路的输入端连接。其结构简单、稳定可靠，能够有效解决充电速度慢、效率低、体积大、发热大等问题。

技术研发人员：李克文;高立克;俞小勇;欧世锋;陈千懿;梁朔;黄伟翔
受保护的技术使用者：广西电网有限责任公司电力科学研究院
技术研发日：2019.06.14
技术公布日：2019.08.16