一种基于电容储能的电源电路制造技术

本实用新型专利技术公开一种基于电容储能的电源电路，通过在普通的AC/DC220V直流开关电源基础上接入RC充放电电路，大大降低了原来AC/DC直流开关电源的成本，可满足在交流电网断电的情况下，为逆变器提供短时直流供电，同时在电网正常工作时满足逆变器经常负荷需求，而且还能满足断路器或接触器合闸冲击负荷的需求，本电路结构简单，易于实现，满足大功率逆变器控制系统负荷需求，针对其它相似的直流负载系统易于移植使用，且成本大幅下降。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电容储能的电源电路
[0001 ] 本技术涉及一种电源电路，具体涉及一种基于电容储能的电源电路。
技术介绍
逆变器控制系统需要厂供电、内部供电和直流取电三种取电方式。厂供电是首选供电方式。若厂供电失电，应能自动切换到内部供电，根据电站业主要求，在电网外部供电或逆变器自身逆变交流输出供电故障时，控制系统应能需要直流供电。直流供电有两种情况，一是低电压穿越，需要保证3秒以上的供电，此时逆变器仍需要并网发电，另一种情况是电网故障，需要直流供电，保证监控需要，此时逆变器不需要并网发电。 一般由不间断电源UPS或EPS提供长时间直流供电，性能可靠但成本昂贵。短时间供电可采用开关电源，大容量开关则需要订制，成本相对较高，且不能满足短时续流功能。 大功率逆变器的直流负荷主要为断路器或接触器线圈驱动等冲击负荷，大功率逆变器(500kW)控制系统直流负荷如下:交流侧的接触器线圈在AC100-240V下由辅助接触器辅助交流供电，所以只在软起时需要而非长期供电；DC100-220V，启动电流〈10A，平均启动功率1000VA，平均维持损耗17VA，该负荷时间短、放电电流大，短时平均功率高达1000VA，很难找到如此规格的AC/DC220V直流电源。以上两种主要控制负荷要求逆变器电源在低电压穿越或故障情况下满足3s的有效供给，保证控制系统正常工作。 因此需要提供一种性价比更高且易于实现的电源电路，以解决现有技术存在的上述题。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术提供一种基于电容储能的电源电路，包括供电部分、AC/DC电源模块和RC充放电电路，所述供电部分包括厂供电和内部取电，所述AC/DC电源模块输入端接零线L、相线N、零线LI和相线NI，所述零线L和相线N为厂供电接线端，所述零线LI和相线NI为内部取电接线端，在所述零线L、相线N、零线LI和相线NI上分别连接有辅助接触器K，在所述零线L和所述相线N之间并联有接触器线圈K ;所述AC/DC开关电源输出端并联RC充放电电路；所述RC充放电电路由电阻R与二极管D并联后与电容C串联组成，通过开关Kl接于负载侧。 优选地，所述AC/DC电源模块为100W的220VAC/220VDC开关电源。 优选地，所述电容C为12000uF/350V的电解电容。 优选地，所述电阻值5K/10W。 优选地，所述二极管D的反向耐压600V，正向电流14A。 和最接近的现有技术比，本技术的有益效果为: 本技术提供的一种基于电容储能的电源电路，可满足在交流电网断电的情况下，大幅降低成本的为逆变器提供短时直流供电，同时在电网正常工作时满足逆变器经常负荷需求，而且还能满足断路器或接触器合闸冲击负荷的需求，电路结构简单，易于实现，满足大功率逆变器控制系统负荷需求，针对其它相似的直流负载系统易于移植使用，且成本大幅下降。 【附图说明】 下面结合附图和【具体实施方式】对本技术作进一步详细说明。 图1为本技术基于电容储能的电源电路示意图； 【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术的【具体实施方式】作进一步的详细说明。 为了彻底了解本技术实施例，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本技术实施例的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本技术的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本技术还可以具有其他实施方式。 参照图1，图1为本技术提供的基于电容储能的电源电路示意图。图中给出了负载侧为接触器线圈的情形，在负载侧和开关Kl之间并联接入一个放电二极管。图中示出了基于电容储能的电源电路。该电路包括供电部分、AC/DC电源模块和RC充放电电路，供电部分包括厂供电和内部取电两部分，所述AC/DC电源模块输入端接零线L、相线N、零线LI和相线NI，零线L和相线N为厂供电接线端，零线LI和相线NI为内部取电接线端，在零线L、相线N、零线LI和相线NI上分别连接有辅助接触器K，在零线L和相线N之间并联有接触器线圈K ;在AC/DC开关电源输出端并联RC充放电电路；RC充放电电路由电阻R与二极管D并联后与电容C串联组成，通过开关Kl接于负载侧，Kl与负载侧之间并联一个放电二极管Dl。 图1中的基于电容储能的电源电路采用中间继电器实现厂供电和内部取电的切换，保证了厂供电为首选，并且由于电容可以保证线圈3秒以上电维持时间，因此切换不会产生问题。由于普通开关电源不能直接并联带大容量电容，因此采用了 RC串联充电电路方案。 进一步地，AC/DC电源模块采用100W的220VAC/220VDC开关电源。控制系统接触器平均维持损耗为17VA，偶尔会出现大于17VA的情况，并且电源在高海波地区需降容，选择50W开关电源能有效满足需求，由于220V的AD/DC不是常规品，因此选用兵装的100W开关电源，价格相对合理。 进一步地，电容C的选择需保证接触器线圈10A/70ms的启动以及17VA损耗3秒的维持。启动线圈平均损耗1000VA，时间70ms，即平均启动损耗为70J，考虑到启动电流小于1A这种要求(10A电流是100VDC启动时的电流，220VDC启动时会小于该值，但由于厂家给不出具体数据，也按该值计算)，按照启动电压一直为220V考虑，启动损耗为220V*10A*70ms = 154J。启动放电过程中，直流端电压会出现不同程度的下降。只要保证降幅后端电压大于100V即可，启动损耗小于154J。线圈供电范围是100VDC-220VDC，电容储能 Q = 0.5CU*U,电容在 220V 时储能 Q = 0.5*220*220*C = 24200C，在 100V 时电容储能 Q = 0.5*100*100*C = 1000Co 电容从 220V 下降至 100V，释放能量:24200C-5000C =154J，推算出C = 8020uF，考虑到电容20%的偏差以及适当留有余量，故选择1000uF以上电容，根据价格和供货期等因素考虑，最终选择12000UF/350V的电解电容。维持3秒所用能量为17*3 = 51J，该电容足以满足要求。 进一步地，电阻R选取为5K/10W为最佳，根据t = 3RC时，电容C充电95%，t=4%时充电98%。电容C充电95%时就足以启动接触器，由于充电95%时电容C的电压为220*095 = 209V，此时能量为0.5*0.01*209*209 = 218J，而100V时具有能量为0.5*0.01*100*100 = 50J，故可释放能量为218-50 = 168J，大于154J，故充电95%就能启动接触器，充电时间取3RC即可。因为逆变器自动启动时间最小为3分钟，控制电容重新上电至逆变器自动启动并网电时间肯定大于3分钟，通常远大于3分钟，在正常运行中，接触器启动后电容会自动充电，下次启动时不用再等待时间充电。按照3分钟计算，3RC = 3*60，计算得R = 6k。由于5K电阻常用，故选择5K电阻满足要求。电阻为5K时，刚开始充电时功率最大，按照极限情况，电容完全不带电，电压为0V。根据W = U*U/R = 220*220/5000 =9.68W，之后随着电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电容储能的电源电路，包括供电部分、AC/DC电源模块和RC充放电电路，其特征在于：所述供电部分包括厂供电和内部取电，所述AC/DC电源模块输入端接零线L、相线N、零线L1和相线N1，所述零线L和相线N为厂供电接线端，所述零线L1和相线N1为内部取电接线端，在所述零线L、相线N、零线L1和相线N1上分别连接有辅助接触器K，在所述零线L和所述相线N之间并联有接触器线圈K；所述AC/DC开关电源输出端并联RC充放电电路；所述RC充放电电路由电阻R与二极管D并联后与电容C串联组成，通过开关K1接于负载侧。

【技术特征摘要】
1.一种基于电容储能的电源电路，包括供电部分、AC/DC电源模块和RC充放电电路，其特征在于: 所述供电部分包括厂供电和内部取电，所述AC/DC电源模块输入端接零线L、相线N、零线LI和相线NI，所述零线L和相线N为厂供电接线端，所述零线LI和相线NI为内部取电接线端，在所述零线L、相线N、零线LI和相线NI上分别连接有辅助接触器K，在所述零线L和所述相线N之间并联有接触器线圈K ; 所述AC/DC开关电源输出端并联RC充放电电路； 所述RC充放电电路由电阻R与二极管...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖永华，王帅，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网智能电网研究院，中电普瑞科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11