永磁开关超级电容操作箱制造技术

本发明专利技术涉及永磁开关超级电容操作箱采用降压型功率变换器对超级电容模组进行充电。在超级电容模组通过升压型功率变换器进行升压转换后，输出给控制模块，因此，控制模块能够根据接收的电压大小控制相控永磁断路器的合闸或分闸的时间和开关速度。由于采用了超级电容模组，超级电容蓄能充沛，能量密度大，容量随着时间变化小，故几乎不影响相控永磁断路器的合、分闸时间，解决了分合闸时间波动的不利影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及永磁开关控制方式，特别是涉及一种高功率、快速储能、释能以及循环使用寿命长的永磁开关超级电容操作箱。
技术介绍
GLS-200系列智能相控开关设备，是业内领先的断路器相控技术向中压系统进行延伸的创新性产品。它有机地集成了综合自动化、相控技术、永磁开关等多项智能化技术，在作为智能化变电站基础建设平台的同时，可以很好地完成抑制电力电容器组、电力变压器等非线性负载投切暂态冲击的任务。GLS-200系列智能相控开关设备控制部分，主要用于实现中压系统电力电容器组和空载变压器等非线性负载的相控投切控制策略及完成相应的保护测控功能。相控技术的实质就是通过控制断路器分合闸时电压或电流的初相角来抑制开关操作时所产生的涌流和过电压等暂态冲击，从而达到提高电能质量，延长设备使用寿命和检修周期的目的。该项技术目前已经成为智能电网一次设备智能化的关键技术，已在我国的超高压输电系统建设中获得广泛应用。相控技术是一种精确控制技术，其对自动化装置和执行机构的测控精度要求很高。要求相控永磁断路器的合闸、分闸时间要满足一定的要求并且稳定、离散性小。目前选用普通的铝电解电容器，电容量一般为几千微法，通过充电模块将220V交流转化为220V直流，对铝电解电容进行储能。动作时，铝电解电容迅速放电，驱动相控永磁断路器，控制合闸、分闸。铝电解电容储能低，并且随着时间的推移，电容的容量随时间变化而衰减，漏电增加，阻抗变大，这些会影响到相控永磁断路器的速度，即影响合闸、分闸的时间；铝电解电容的寿命和工作环境受限多；铝电解电容放电过程中电压下降快，端电压变化快不利于合闸、分闸的反馈控制，将加大反馈控制实施的难度和技术要求。以上铝电解电容的诸多劣势都将会影响相控永磁断路器的合闸、分闸时间的稳定性以及合闸、分闸的开关速度。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种高功率、快速储能、释能以及循环使用寿命长的永磁开关超级电容操作箱。一种永磁开关超级电容操作箱，包括降压型功率变换器、超级电容模组、相控永磁断路器、升压型功率变换器及控制模块；所述降压型功率变换器输入外接电源，并将所述外接电源转换为所述超级电容模组所需的电压，从而对所述超级电容模组进行充电；所述超级电容模组通过升压型功率变换器进行升压转换后输出给所述控制模块，所述控制模块根据电压大小控制所述相控永磁断路器合闸或分闸的时间和开关速度。在其中一个实施例中，所述超级电容模组采用恒流充电、浮充充电、脉冲充电及组合充电中的至少一种充电方式。在其中一个实施例中，所述超级电容模组在相同能效的情况下，所述降压型功率变换器的输出大电流对所述超级电容模组进行充电。在其中一个实施例中，所述超级电容模组采用恒流放电、恒压放电或恒功率放电。在其中一个实施例中，所述超级电容模组采用恒压放电方式。在其中一个实施例中，所述超级电容模块的最大额定输出功率为10-18KW。在其中一个实施例中，所述超级电容模块包括若干个超级电容器，所述超级电容器的储能公式为：其中，uC为超级电容器电压，CF为超级电容器电容值。在其中一个实施例中，所述升压型功率变换器将外接电源升压至直流220V-500V。在其中一个实施例中，所述升压型功率变换器或降压型功率变换器采用脉宽调制方式、频率调制方式或混合调制方式。上述永磁开关超级电容操作箱采用降压型功率变换器对超级电容模组进行充电。在超级电容模组通过升压型功率变换器进行升压转换后，输出给控制模块，因此，相控永磁断路器的合闸或分闸的时间和开关速度由电压的大小决定。由于采用了超级电容模组，超级电容蓄能充沛，能量密度大，容量随着时间变化小，故几乎不影响相控永磁断路器的合、分闸时间，解决了分合闸时间波动的不利影响。附图说明图1为永磁开关超级电容操作箱的模块图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳的实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。如图1所示，为永磁开关超级电容操作箱的模块图。一种永磁开关超级电容操作箱，包括降压型功率变换器101、超级电容模组102、相控永磁断路器103、升压型功率变换器104及控制模块105。所述降压型功率变换器101输入外接电源，并将所述外接电源转换为所述超级电容模组102所需的电压，从而对所述超级电容模组102进行充电；所述超级电容模组102通过升压型功率变换器进行升压，升压转换后输出给所述控制模块105，所述相控永磁断路器103的合闸或分闸的时间和开关速度由电压的大小决定。超级电容模块包括若干个超级电容器。超级电容器是一种新型电力储能器件，随着碳纳米技术的发展，超级电容器的制造成本不断降低，而其功率密度和能量密度却在不断提高。在高功率，快速储能、释能，以及循环使用寿命长的应用场合，超级电容器储能发挥显著的优势。永磁开关上用的铝电解电容蓄能能量低，电容的容量随时间变化而衰减，会影响到相控永磁断路器103的合、分闸时间；并且放电过程中端电压变化快，不利于合闸、分闸的反馈控制，将加大反馈控制实施的难度和技术要求。相比于铝电解电容，采用超级电容可以解决上述问题：超级电容器蓄能充沛，并且相对铝电解电容，超级电容的容量随时间变化衰减很小，并且在整个开关动作过程中蓄能部分是恒压的，有利于确保动作精度。由于超级电容器存储的能量与端电压具有简单的数学关系，只需通过检测超级电容的端电压，就可以估算出储能量，方便储能单元的能量管理、简化控制手段，有利于实现断路器的合闸、分闸反馈控制。超级电容器能够提供多种不同性能参数的规格化产品供选用，根据应用需求通过多只超级电容器串、并联构成超级电容器储能阵列满足应用要求，产品无需定制，节省时间，相对也比较经济。相对于蓄电池，超级电容有以下优势：(1)超级电容可以在很宽的温度范围内正常工作，而蓄电池很难在高温特别是低温环境下工作；(2)超级电容使用的材料是安全无毒的，而蓄电池具有毒性，对环境造成污染；(3)超级电容器储能是通过吸附作用来转移电荷的，电极板上没有发生类似于蓄电池的化学活化反应，因此具有更快的响应速度，充电迅速。超级电容可以在数十秒到数分钟内快速充电，而蓄电池在如此短时间内充满电将是极危险或几乎不可能的；(4)超级电容比蓄电池具有更高的能量转换效率和循环使用寿命。综上所述，超级电容相比于铝电解电容和蓄电池有很多优势，但是超级电容也有以下缺点：(1)单体超级电容的储能有限，虽然超级电容容量目前最高能达几千法拉，但电压一般为2.7V左右，为了达到应用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永磁开关超级电容操作箱，其特征在于，包括降压型功率变换器、超级电容模组、相控永磁断路器、升压型功率变换器及控制模块；所述降压型功率变换器输入外接电源，并将所述外接电源转换为所述超级电容模组所需的电压，从而对所述超级电容模组进行充电；所述超级电容模组通过所述升压型功率变换器进行升压变换后输出给所述控制模块，所述控制模块根据接收的电压大小控制所述相控永磁断路器合闸或分闸的时间和开关速度。

【技术特征摘要】
1.一种永磁开关超级电容操作箱，其特征在于，包括降压型功率变换器、超级电容模组、相控永磁断路器、升压型功率变换器及控制模块；所述降压型功率变换器输入外接电源，并将所述外接电源转换为所述超级电容模组所需的电压，从而对所述超级电容模组进行充电；所述超级电容模组通过所述升压型功率变换器进行升压变换后输出给所述控制模块，所述控制模块根据接收的电压大小控制所述相控永磁断路器合闸或分闸的时间和开关速度。2.根据权利要求1所述的永磁开关超级电容操作箱，其特征在于，所述超级电容模组采用恒流充电、浮充充电、脉冲充电及组合充电中的至少一种充电方式。3.根据权利要求1所述的永磁开关超级电容操作箱，其特征在于，所述超级电容模组在相同能效的情况下，所述降压型功率变换器的输出大电流对所述超级电容模组进...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁俊滔，赵永辉，杨威，
申请(专利权)人：深圳市国立智能电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44