[发明专利]一种有混合储能的直流供电系统

说明书

技术领域

本发明涉及电源领域，特别是涉及一种直流供电技术。

背景技术

直流供电系统主要包括发电厂和变电站的控制、保护、信号和通信装置的操作电源以及通信用高频开关电源，前者直接关系着电力系统的安全可靠运行，后者是通信与信息系统供电不间断的保障。为保证直流供电系统的可靠性，目前通常以铅酸蓄电池作为后备电源，并联在直流供电系统电源装置的输出端，它的运行状况好坏将直接影响到整个系统能否正常、安全、可靠的运行。

然而，将铅酸蓄电池作为后备储能装置，在提高了供电系统的可靠性的同时，也带来了一定的隐患。首先，由于负载设备在工作时的功率需求大多具有脉动性质，即瞬时功率高而平均功率低。为了保障直流供电系统的正常稳定运行，在实际的设计中往往需要配置较大容量的蓄电池组，以应对脉动负载的功率需求，这样会提高系统的成本；其次，蓄电池的性能对环境温度要求很高，低温情况下可用容量降低，高温情况下易失水，影响寿命；再次，长期处于并联浮充状态的蓄电池会发生充放电小循环，导致蓄电池内阻增大容量下降将使功率输出能力变差，使得蓄电池过早失效，间接增加了系统成本；除此之外，铅酸蓄电池需要定期进行维护，工作量较大。

虽然，现有的一些相关的文献和技术对以上问题都提出了一些观点和做了各种改进，但在直流供电系统中，避免蓄电池长期浮充与应对脉动负载时防止蓄电池大电流放电这两个问题尚未得到妥善的解决。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种有混合储能的直流供电系统，用于解决现有技术中蓄电池长期浮充与应对脉动负载时防止蓄电池大电流放电的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种有混合储能的直流供电系统，其包括直流电源、蓄电池组、负载设备、超级电容器组、开关电路、控制装置，其中，所述超级电容器组和负载设备与直流电源输出端并联连接，同时，所述超级电容器组通过所述开关电路与所述蓄电池组并联连接；所述控制装置分别电性连接于所述直流电源、超级电容器组和蓄电池组的端电压处，并电性连接于所述开关电路；所述开关电路包括一继电器和一双向晶闸管，所述继电器和双向晶闸管并联连接，其并联节点两端分别电性连接于所述超级电容器组和蓄电池组。

优选地，所述控制装置包括检测单元和控制单元，所述检测单元通过分压电阻分别电性连接于所述超级电容器组、蓄电池组、及开关电路；所述控制单元电性连接于所述检测单元和开关电路。

优选地，所述控制单元通过一继电器驱动电路和双向晶闸管驱动电路与所述继电器和双向晶闸管对应电性连接；

具体地，所述双向晶闸管驱动电路包括光电耦合器U1、三极管Q1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、及12V的直流源，所述电阻R1一端电性连接于所述控制单元，另一端电性连接所述光电耦合器U1的D第一端；所述电阻R2一端电性连接所述控制单元，另一端电性连接所述三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极电性连接所述光电耦合器U1的第二端，发射极接地；所述电阻R3一端电性连接12V的直流源，另一端接所述光电耦合器U1的第四端；所述光电耦合器U1的第三端电性连接于所述双向晶闸管D1的触发极；另外，所述继电器驱动电路包括继电器K1、光电耦合器U2、三极管Q2、三极管Q3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、及12V的直流源；所述电阻R4一端电性连接所述控制单元，另一端电性连接所述光电耦合器U2的第一端；所述电阻R5一端电性连接所述控制单元，另一端电性连接所述三极管Q2的基极，所述三极管Q2的集电极电性连接所述光电耦合器U2的第二端，发射极接地；所述电阻R6一端电性连接12V的直流源，另一端电性连接所述三极管Q3的集电极，且电阻R6两端与所述继电器K1线圈并联，所述三极管Q3的发射极和基极分别电性连接于所述光电耦合器U2的第三端和第四端；所述继电器K1的COM端和NO端分别与双向晶闸管的两端对应连接。

优选地，所述控制装置采用单片机。

以上所述技术方案，通过超级电容器代替蓄电池进行浮充，由于超级电容器具有循环寿命长的特点，故与现有技术中的蓄电池与直流电源并联浮充相比较，减少了蓄电池的循环次数，可以延缓蓄电池的老化，也避免了由于长期浮充使用引起的蓄电池内阻增大容量下降将使功率输出能力变差的问题；

此外，由于直流供电系统的负载设备功率需求存在随机性，而超级电容器具有功率密度大的优势，采用超级电容器与直流电源并联浮充，可以避免为保证冲击功率需求而配置远大于经常负荷容量的蓄电池，减小了储能装置的体积和系统的成本，提高了直流供电系统的经济性；