超级电容预充电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种超级电容预充电系统，包括超级电容器、电压传感器、基准电压、电压比较器、第一接触器、限流电阻、第二接触器和恒定电流源；恒定电流源与为超级电容器充电；电压传感器检测超级电容器两端电压，并输入至电压比较器；电压比较器比较超级电容器两端电压值与基准电压电压值大小，控制第一接触器与所述第二接触器通断；第一接触器与限流电阻串联后与第二接触器并联。本发明专利技术可以有效避免超级电容器预充电完成后，限流电阻等发热器件在系统中持续发热，造成能源浪费的现象。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电能存储系统
，特别是涉及一种超级电容预充电系统。
技术介绍
超级电容器作为储能元件可实现在能量密度和功率密度上的有机结合，日益展现出其卓越的储能优势。与蓄电池相比，超级电容器内阻小，具有较高的功率密度。与传统的电容器相比，其能量密度较大，可以解决传统电容器储能少的问题。另外，超级电容器还具有循环寿命长、充放电效率高、功率密度大、高低温性能好以及对脉动负载适应能力强等优点。超级电容器与蓄电池并联使用可以大大提升储能系统的性能，并具有无需维护和环境友好等优点，已逐步应用于变电站直流电源系统。安装调试超级电容时，需要对其进行预充电。目前，在对超级电容进行预充电的技术方案中，为了防止因充电回路电流过大，对电路元器件构成损坏，一般在预充电装置中设置限流电阻。在充电过程中，限流电阻与超级电容串联，保证了流经超级电容和充电回路的电流在一定范围内，以确保充电回路的安全。预充电结束后，超级电容通过二极管与铅酸电池并联。然而，超级电容器预充电回路中的限流电阻发热量较大，在预充电过程结束后，限流电阻持续发热，导致预充电装置的温度过高，降低预充电装置的安全性，减少预充电装置使用寿命，也会造成能源的浪费。为了降低预充电装置的整体温度，通常会在限流电阻上加一个热交换器，但是安装热交换器会增加预充电装置的成本。
技术实现思路
本专利技术提供了一种超级电容器预充电方法及装置，以解决现有技术中超级电容预充电系统中能源浪费问题。为了解决上述技术问题，本专利技术公开了如下技术方案：一种超级电容预充电系统，包括超级电容器、电压传感器、基准电压、电压比较器、第一接触器、限流电阻、第二接触器和恒定电流源；恒定电流源与所述超级电容器连接，为所述超级电容器充电；电压传感器与超级电容器并联，检测超级电容器两端电压；电压比较器输入端分别与电压传感器与基准电压相连，比较超级电容器两端电压值与基准电压电压值大小；电压比较器输出端与第一接触器与第二接触器相连，控制第一接触器与第二接触器闭合与断开；第一接触器与第二接触器并联；第一接触器与限流电阻串联，控制电路通断；限流电阻与所述恒定电流源相连；第二接触器与恒定电流源相连，控制电路通断。优选的，恒定电流源为铅酸电池或锂电池。优选的，超级电容预充电系统包括热交换器；热交换器套于所述限流电阻外。优选的，超级电容预充电系统包括指示灯；指示灯与限流电阻并联。优选的，超级电容预充电系统包括二极管；二极管与所述第二接触器串联；二极管负极与恒定电流源正极相连。由以上技术方案可见，本专利技术提供的超级电容预充电系统，包括超级电容器、电压传感器、基准电压、电压比较器、第一接触器、限流电阻、第二接触器和恒定电流源；恒定电流源与为超级电容器充电；电压传感器检测超级电容器两端电压，并输入至电压比较器；电压比较器比较超级电容器两端电压值与基准电压电压值大小，控制第一接触器与所述第二接触器通断；第一接触器与限流电阻串联后与第二接触器并联。充电时接通含有限流电阻的电路，超级电容器通过限流电阻与恒定电流源并联；充电结束后，含有限流电阻的电路断开，超级电容器通过旁路与恒定电流源并联。本专利技术的实施可以有效避免超级电容器预充电完成后，限流电阻等发热器件在系统中持续发热，造成能源浪费的现象。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的一种超级电容预充电系统电路示意图；图2为本专利技术提供的一种超级电容器预充电方法的流程示意图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术中的技术方案，下面将结合本专利技术实施例的附图，对专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。参见图1，为本专利技术实施例提供的一种超级电容预充电系统电路示意图，包括超级电容器101、电压传感器102、基准电压103、电压比较器104、第一接触器105、限流电阻107、第二接触器106和恒定电流源111。恒定电流源111与超级电容器101相连，为超级电容器101充电。恒定电流源选择铅酸电池或锂电池的一种，这是因为超级电容的单体工作电压不高，大多在1V-4V之间，并且超级电容器充电电流选择范围较大，超级电容器充电过程需要持续稳定的电流源提供电流输出。铅酸蓄电池与锂电池电压稳定、价格便宜，可以提供2伏，4伏，6伏，8伏，12伏，24伏等不同电压充电，可以满足一个或多个超级电容器串联预充电的需要。超级电容器101两端并联有电压传感器102，检测预充电时超级电容器101两端电压大小，并将接受到的电压转化成输出信号输送至电压比较器104。电压比较器104对输入的超级电容器两端电压和基准电压输入信号进行鉴别与比较。当电压差在阈值以上时，输出低电平信号，第一接触器闭合，第二接触器断开，接通含有限流电阻107的电路。充电过程中，限流电阻与超级电容器串联，保证了流经超级电容器101和充电回路的电流在一定范围内。当电压差在阈值以下时，输出高电平信号，第二接触器闭合，第一接触器断开。在本实施例中，阈值设定为0.1V，实际应用中，阈值范围由超级电容器工作电压与基准电压的大小决定。当恒定电流源电压大于超级电容器两端电压时，基准电压设定为超级电容器两端电压；当超级电容器两端电压大于恒定电流源电压时，基准电压设定为恒定电流源电压。本实施例中，超级电容预充电系统还包括套于限流电阻107外的热交换器108。热交换器108能够降低预充电装置的整体温度，保证充电过程中超级电容的安全以及提高预充电装置的安全性使用寿命。本实施例中，超级电容预充电系统还包括与限流电阻107并联的指示灯109，在超级电容器充电，即第一接触器闭合时，指示灯109亮起；在超级电容器充电结束后，即第一接触器断开时，指示灯109熄灭。本实施例中，超级电容预充电系统还包括与第二接触器106串联的二极管110，二极管110负极与恒定电流源111正极相连。当超级电容器110充电完成后，第二接触器闭合，超级电容器101电流会发生向恒定电流源111倒灌的情况，二极管110的设置可以确保恒定电流源1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超级电容预充电系统，其特征在于，包括超级电容器(101)、电压传感器(102)、基准电压(103)、电压比较器(104)、第一接触器(105)、限流电阻(107)、第二接触器(106)和恒定电流源(111)；所述恒定电流源(111)与所述超级电容器(101)连接，为所述超级电容器(101)充电；所述电压传感器(102)与所述超级电容器(101)并联，检测所述超级电容器(101)两端电压；所述电压比较器(104)输入端分别与所述电压传感器(102)与所述基准电压(103)相连，比较所述超级电容器(101)两端电压值与所述基准电压(103)电压值大小；所述电压比较器(104)输出端与所述第一接触器(105)与所述第二接触器(106)相连，控制所述第一接触器(105)与所述第二接触器(106)闭合与断开；所述第一接触器(105)与所述第二接触器(106)并联；所述第一接触器(105)与所述限流电阻(107)串联，控制电路通断；所述限流电阻(107)与所述恒定电流源(111)相连；所述第二接触器(106)与所述恒定电流源(111)相连，控制电路通断。

【技术特征摘要】
1.一种超级电容预充电系统，其特征在于，
包括超级电容器(101)、电压传感器(102)、基准电压(103)、电压比较器(104)、
第一接触器(105)、限流电阻(107)、第二接触器(106)和恒定电流源(111)；
所述恒定电流源(111)与所述超级电容器(101)连接，为所述超级电容器(101)
充电；
所述电压传感器(102)与所述超级电容器(101)并联，检测所述超级电容器(101)
两端电压；
所述电压比较器(104)输入端分别与所述电压传感器(102)与所述基准电压(103)
相连，比较所述超级电容器(101)两端电压值与所述基准电压(103)电压值大小；
所述电压比较器(104)输出端与所述第一接触器(105)与所述第二接触器(106)
相连，控制所述第一接触器(105)与所述第二接触器(106)闭合与断开；
所述第一接触器(105)与所述第二接触器(106)并联；
所述第一接触器(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李萍，张文斌，苏适，张明冠，周林，李福，徐吉用，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，云南电网有限责任公司红河供电局，
类型：发明
国别省市：云南;53