[发明专利]超级电容自适应充放电控制系统

说明书

本发明涉及一种超级电容自适应充放电控制系统，包括：依次电连接的单片机、充放电电路、超级电容，所述的单片机中设置有控制模块，所述的控制模块用于根据电压的变化控制充放电电路向超级电容充电、或者控制充放电电路使超级电容向负载放电。当超级电容电压低于设定值时，控制模块控制充放电电路向超级电容充电；或者，当输入电压低于设定值时，控制模块控制充放电电路使超级电容向负载放电。本发明还涉及一种超级电容自适应充放电控制方法。本发明实现不同充电速度的智能控制，充电速度可实现多级转换；通过在电路中接入单片机，实时监测电压的大小；各支路电流的大小可控制；超级电容充电模式、保持模式、放电模式自由切换。

技术领域

本发明属于DTU应急电源设计技术领域，具体地说，是涉及一种适用于DTU后备电源的超级电容自适应高速智能充电控制电路及其控制方法。

背景技术：

在电力系统配网自动化领域，DTU装置(Data Transfer Unit，数据传输单元)主要应用于城市、农村、企业配网供电系统，可完成对开关装置的遥控、遥测、遥信采集，实现对供电线路的远程监控和故障识别、隔离和非故障区域恢复供电等功能，对配网供电可靠性发挥着重要的作用。

由于DTU装置一般安装于户外小型开闭所、箱式变电站和环网柜中，工作环境较为恶劣，其供电可靠性是制约其工作可靠性的一个重要因素。目前DTU装置的后备电源一般多采用蓄电池方案，但是由于蓄电池抗高低温性能差，使用寿命短，维护工作量大，其作为后备电源仍存在较大的弊端。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种超级电容自适应充放电控制系统及控制方法。随着超级电容产业的发展，超级电容作为新型储能元件的应用正在逐渐普及，目前已经在部分地区配网DTU领域中有所应用。超级电容设计使用寿命一般为10年，未充电情况下存储期限一般为4年，循环充电寿命约100万个周期；仅需定期检测电压情况并补充充电即可，无漏液、失水、析氢、过度充/放电等问题；超级电容运行温度环境为-40℃～65℃，容量和寿命受温度影响较小；超级电容电极为无污染的活性炭或石墨烯等材料，电解液为中性电解液，对环境影响非常小。本发明所采用的技术方案如下：

一种超级电容自适应充放电控制系统，包括：依次电连接的单片机、充放电电路、超级电容，所述的单片机中设置有控制模块，所述的控制模块用于根据电压的变化控制充放电电路向超级电容充电、或者控制充放电电路使超级电容向负载放电。当超级电容电压低于设定值时，控制模块控制充放电电路向超级电容充电；或者，当输入电压低于设定值时，控制模块控制充放电电路使超级电容向负载放电。

一种超级电容自适应充放电控制方法，应用如前述的超级电容自适应充放电控制系统，包括以下控制步骤：

超级电容自适应充放电控制系统投入使用，超级电容的电压为零；

进入充电模式，单片机控制充放电电路向超级电容充电、充电电流值逐步增大，单片机实时检测超级电容两端电压；

当超级电容两端电压达到设定值时、充电电流值逐步减小，直至结束充电，进入保持模式；

在保持模式下，超级电容两端电压保持在设定值左右，在充电与放电之间切换；

当单片机检测到输入电压小于设定值时，进行放电模式；

在放电模式下，超级电容向负载放电。

本发明的有益效果：

(1)该电路采用智能控制电路，实现不同充电速度的智能控制，充电速度可实现多级转换。电路接入多个三极管，通过控制三极管的工作状态，实现电路接入电阻阻值的无缝切换及控制，进而改变电路中的电流大小，实现不同充电速度的控制。

(2)超级电容两端电压U2、外部输入电压Uin实时监测，通过在电路中接入单片机，实时监测电压的大小。

(3)各支路电流的大小可控制。