[实用新型]基于超级电容的能量存储控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及能量存储领域，尤其是基于超级电容的能量存储控制系统。

背景技术

超级电容器诞生以来,其独具的循环寿命长、功率密度高、充电速度快、放电电流大等特点使其应用越来越受到人们的重视,在电动汽车中替代蓄电池作为储能元件已经在多个城市试点应用,在光伏发电领域,用超级电容器作为光伏发电的储能装置也具有良好的发展前景。超级电容器与普通电池相比较,有很多优点：超低等效串联电；充电速度快,充电10s～10min可达到其额定容量的95％以上；循环使用寿命长,深度充放电循环使用次数可达50万次,是锂离子电池的500倍,是镍氢和镍镉电池的1000倍,如果对超级电容每天充放电20次,连续使用可达68年,而且没有“记忆效应”；大电流放电能力超强,能量转换效率高,过程损失小,大电流能量循环效率≥90％(5)功率密度高,可达3000W/KG-5000W/KG,相当于电池的5～10倍；产品原材料构成、生产、使用、储存以及拆解过程均没有污染,是理想的绿色环保电源；超低温特性好,温度范围宽-40℃～+70℃,普通电池是-20～60℃；检测方便,剩余电量可直接读出。

正是基于超级电容的诸多优点,使它应用越性不同于普通蓄电池,目前在国内一般都是使用有恒流限压功能的线性充电器,对于超级电容的充电特性来讲,这种常规充电方式效率会很低,尤其在充电起始阶段,其效率甚至低于5％且很难精确控制超级电容并实现存储。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于超级电容的能量存储控制系统，实现了对自身存储环境的实时监测，精确控制能量存储的时间，克服了高频工作下电流趋肤效应带来的阻抗升高现象，采用同步整流晶体管，代替传统电路中的肖特基二极管，克服了肖特基二极管固有的导通电压带来的固定损耗，从而降低续流二极管带来的功率损耗，提高了转换效率。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：基于超级电容的能量存储控制系统，它包括：电压源、降压电路、超级电容、环境监测单元、电压采样单元、D/A转换单元、过压保护单元和控制单元；

所述的电压源的输出端与降压电路的输入端相连，降压电路的输出端与超级电容的输入端相连，降压电路的输出端与电压采样单元的输入端相连，电压采样单元的输出端与控制单元的输入端相连，环境监测单元的输出端与控制单元的输入端相连，控制单元的输出端分别与D/A转换单元和过压保护单元的输出端相连，D/A转换单元的输出端与降压电路的输入端相连，过压保护单元的输出端与降压保护电路的输入端相连。

进一步的，所述的降压电路的拓扑结构，具体包括：电压源输入电压V1、降压输出电压V2、开关管Q1、续流晶体管Q2、第一电容C1、第二电容C2和电感L1；所述的第一电容C1和第二电容C2依次并联在电压源输入电压V1和降压输出电压V2的两端；所述的电压源输入电压V1、开关管Q1、电感L1和降压输出电压V2依次串联；所述的续流晶体管Q2与开关管Q1串联。

进一步的，所述的电感L1采用多股绕制的储能电感，防止高频工作下电流趋肤效应导致的阻抗升高现象。

进一步的，所述的续流晶体管Q2采用同步整流晶体管，代替传统电路中的肖特基二极管，克服了肖特基二极管固有的导通电压带来的固定损耗，从而降低续流二极管带来的功率损耗。

进一步的，所述的控制单元包括PLC控制器、单片机和工控机的至少一种。

基于超级电容的能量存储控制系统，还包括报警单元所述的报警单元包括蜂鸣器和报警指示灯的一种或多种。

进一步的，所述的控制单元根据环境监测单元与电压采样单元反馈，控制降压电路开关管Q1的状态实现存储能量的开始与停止。

进一步的，所述的电压采样单元是电压传感器。

进一步的，所述的环境监测单元包括温度传感器和湿度传感器的至少一种。

本实用新型的有益效果是：

(1)通过对自身存储环境的实时监测，精确控制能量存储的时间、实时预警有效预防了安全隐患；

(2)克服了高频工作下电流趋肤效应带来的阻抗升高现象，

(3)导通电压带来的固定损耗，从而降低续流二极管带来的功率损耗，提高了转换效率。

附图说明

图1为一个实施例的基于超级电容的能量存储控制系统框图；

图2为一个实施例的降压电路的电路图；

图3为另一个实施例的基于超级电容的能量存储控制系统框图。

具体实施方式