一种带有两级式动态平衡电路的超级电容模组制造技术

本实用新型专利技术公开了一种带有两级式动态平衡电路的超级电容模组，该超级电容模组包括多个带有两级式动态平衡电路的超级电容。其中上述两级式动态平衡电路包括泄放采样电路单元，泄放对比电路单元，泄放开关电路单元，泄放电路单元以及报警电路单元。当超级电容的电压值超过规定值时，泄放电路单元对其过压进行泄放，当已经发生泄放并且超级电容的电压仍然超过规定值时，上述报警电路单元对外发出报警信号。本实用新型专利技术能够实现精确的控制每一个超级电容的电压值，减少系统的能耗，并且排除现有技术中的电压达到规定值时的误报警问题，以便降低风力发电系统的维护成本。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种带有两级式动态平衡电路的超级电容模组，该超级电容模组包括多个带有两级式动态平衡电路的超级电容。其中上述两级式动态平衡电路包括泄放采样电路单元，泄放对比电路单元，泄放开关电路单元，泄放电路单元以及报警电路单元。当超级电容的电压值超过规定值时，泄放电路单元对其过压进行泄放，当已经发生泄放并且超级电容的电压仍然超过规定值时，上述报警电路单元对外发出报警信号。本技术能够实现精确的控制每一个超级电容的电压值，减少系统的能耗，并且排除现有技术中的电压达到规定值时的误报警问题，以便降低风力发电系统的维护成本。【专利说明】—种带有两级式动态平衡电路的超级电容模组
本技术涉及一种超级电容模组，尤其涉及一种带有两级式动态平衡电路的超级电容模组。
技术介绍
风力发电机组运行过程中，当风速、风向等发生变化时，需要通过变桨系统来改变桨距角等参数，以保证系统最优运行，安全运行。其中风力发电是指利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。变桨系统是指用于控制风车的叶片(桨叶)角度来达到控制风车的输出功率或者停机的目的的一套控制系统。变桨系统需有储能模组提供动力。目前主流储能模组有蓄电池模组和超级电容器模组两种，其中超级电容模组是指将许多超级电容通过串联或并联等方式组合在一起使用的组合。蓄电池模组充放电特性差、充放电电流不能太大、低温特性差，循环寿命短，一般两年就要维护，在100米高的风机上，维护成本极高。相较于蓄电池模组，超级电容器模组具有充放电特性很好、可大电流充放电，温度特性好，循环寿命超长，可10年免维护的优点。因此超级电容模组已经慢慢成为应用主流。由于每一个超级电容单体之间因为生产材料等种种原因会导致超级电容单体的容量、漏电流，等效电阻等参数有差异，以致在使用的过程中会使得不同单体之间出现电压偏差，因此必需采取电压均衡技术将所有超级电容的电压保持均衡后方可投入实际应用。针对上述问题，现有的解决方案有两种:( I)电阻或二极管均压方案在电阻均压方案中，如图1所示，当R1=R2时，可以使得两个电容的电压相等，电阻承担了均压和泄放通道的功能。在二极管均压方案中，如图2所示，用稳压二极管箝位或适当数量普通整流二极管串联后并于超级电容，可以使得电容的电压相等，二极管承担均压和泄放通道的功能。上述方案的缺点是电阻或二极管持续消耗能量，二极管的导通电压容易跟随，视温度变化而变化，不易控制电压值。( 2 )单级主动平衡式方案如图3所示，超级电容单体的电压经分压后送到可控精密稳压源Ul的R端，当该分压值在2.5V以下时，电路认定工作正常，不对充放电进行干预；当该分压值大于等于2.5V时，将通过三极管Q2对超级电容单体通过R9进行放电，从而达到泄放的目的。上述方案的缺点是超级电容的电压一旦超过规定值，就会引起系统过压报警，从而需要人为干预判断。风电场通常设计在环境较恶劣的地方，如果出现误报警，需要人为到现场检查，变桨系统安装在距地面100米左右的高空，检查极为不方便且成本高昂。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种带有两级式动态平衡电路的超级电容模组，以实现精确的控制每一个超级电容的电压值，减少系统的能耗，并且排除现有技术中的电压达到规定值时的误报警问题，以便降低风力发电系统的维护成本。为实现上述目的，本技术提出了一种带有两级式动态平衡电路的超级电容模组，该超级电容模组包括多个带有两级式动态平衡电路的超级电容，其中所述两级式动态平衡电路包括泄放采样电路单元，泄放对比电路单元，泄放开关电路单元以及泄放电路单元，其中:泄放采样电路单元，被配置为对上述超级电容进行电压采样，并对泄放对比电路单元发送采样得到的第一采样电压；泄放对比电路单元，被配置为提供第一基准电压，将来自泄放采样电路单元的第一采样电压与该第一基准电压进行比较，并且在第一采样电压大于该第一基准电压时产生针对泄放开关电路单元的第一触发信号；泄放开关电路单元，被配置为接收来自泄放对比电路单元的第一触发信号，并根据该第一触发信号使其开关电路导通以为泄放电路单元提供泄放触发信号；泄放电路单元，被配置为接收来自泄放开关电路单元的泄放触发信号，并根据该泄放触发信号对上述超级电容进行能量的泄放。本技术的该方案的有益效果在于通过上述泄放采样电路单元，能够对上述超级电容进行电压采样，并且当该超级电容的电压值超过规定值时，本技术所涉及的泄放电路单元能够对其进行能量的泄放，从而实现了对其电压的精确控制。 优选的是，所述泄放采样电路单元包括第一电阻，第二电阻，第三电阻，其中第一电阻，第二电阻与第三电阻串联，该串联电路的两端分别连接至上述超级电容的正极以及负极，从第二电阻与第三电阻之间引出连线连接至泄放对比电路单元。优选的是，泄放对比电路单元包括第一可控精密稳压源，其中第一可控精密稳压源的输入端连接至上述超级电容的负极，第一可控精密稳压源的输出端连接至泄放开关电路单元，第一可控精密稳压源能够提供精准的第一基准电压。优选的是，从第二电阻与第三电阻之间引出第一电容连接至第一可控精密稳压源的输出端，该第一电容用于滤波，起防干扰作用。优选的是，泄放开关电路单元包括第四电阻，第五电阻，第六电阻，第七电阻，第八电阻，第九电阻，第十电阻，第一三极管和第一发光二极管，其中第四电阻与上述超级电容的正极相连，并通过第五电阻连接至第一三极管的基极，并且从第一三极管的基极引出第六电阻连接至上述超级电容的负极，第一三极管的发射极连接至上述超级电容的正极，第一三极管的集电极通过第八电阻以及第一发光二极管连接至上述超级电容的负极，从泄放采样电路单元的第二电阻与第三电阻之间引出的第七电阻连接至第一三极管的集电极，之后通过第十电阻连接至第一达林顿晶体管的基极，并且从第七电阻与第十电阻的连接处引出第九电阻连接至上述超级电容的负极，本方案中的第一发光二极管用于当上述超级电容过压时，发光报警。优选的是，泄放电路单元包括第十一电阻，第十二电阻，第一达林顿晶体管，第二三极管，其中第一达林顿晶体管的基极与上述第十电阻相连，第一达林顿晶体管的集电极连接至上述超级电容的正极，第一达林顿晶体管的发射极通过并联的第十一电阻和第十二电阻连接至上述超级电容的负极，第二三极管的基极连接至第一达林顿晶体管的发射极，第二三极管的集电极连接至第一达林顿晶体管的基极，第二三极管的发射极连接至上述超级电容的负极，本方案中的第二三极管对第一达林顿晶体管进行控制，实现动态调节泄放电流的功能，第一达林顿晶体管成本较低，具有放大作用且其上限电流值较大，能够满足本系统的要求。优选的是，还包括报警电路单元，该报警电路单元连接在上述超级电容的正极与负极之间，该报警电路单元包括告警部分；报警采样电路部分，被配置为对上述超级电容进行电压采样，并对报警对比电路部分发送采样得到的第二采样电压，该第二采样电压小于同一时刻的第一采样电压；报警对比电路部分，被配置为提供第二基准电压，将来自报警采样电路部分的第二采样电压与该第二基准电压进行比较，并且在第二采样电压大于第二基准电压时对报警开关电路部分发送第二触发信号；报警开关电路部分，被配置为接收来自报警对比电路部分的第二触发信号，并根据该第二触发信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带有两级式动态平衡电路的超级电容模组，该超级电容模组包括多个带有两级式动态平衡电路的超级电容，其中所述两级式动态平衡电路包括泄放采样电路单元，泄放对比电路单元，泄放开关电路单元以及泄放电路单元，其中：?泄放采样电路单元，被配置为对上述超级电容进行电压采样，并对泄放对比电路单元发送采样得到的第一采样电压；?泄放对比电路单元，被配置为提供第一基准电压，将来自泄放采样电路单元的第一采样电压与该第一基准电压进行比较，并且在第一采样电压大于该第一基准电压时产生针对泄放开关电路单元的第一触发信号；?泄放开关电路单元，被配置为接收来自泄放对比电路单元的第一触发信号，并根据该第一触发信号使其开关电路导通以为泄放电路单元提供泄放触发信号；?泄放电路单元，被配置为接收来自泄放开关电路单元的泄放触发信号，并根据该泄放触发信号对上述超级电容进行能量的泄放。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：娄永伟，张明军，陈全，张小龙，杨宗林，
申请(专利权)人：浙江光汇照明电子有限公司，
类型：实用新型
国别省市：