[发明专利]一种模块化超级电容储能单元

说明书

技术领域

本发明涉及一种模块化超级电容储能单元。

背景技术

再生制动能量吸收方式主要分为耗散式、能馈式和储能式三种，耗散式结构简单，经济性能好，应用最广。能馈式和储能式相对较少。国内对能馈式和储能式的研究刚刚起步，再生制动能量不能有效利用起来。能馈式对电网冲击较大，不采用。储能式吸收多余再生制动能量，必要时释放出来，起到削峰填谷的作用。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种模块化超级电容储能单元，以克服目前现有技术存在的上述不足。

一种模块化超级电容储能单元，包括储能电路所述储能电路包括和电源正极端和负极端之间连接的若干电容，其中每个所述电容的输出端均连接有相互串联的储能模块，所述储能模块串联于电源的电压输入端和直流母线之间，所述储能模块的输出端均串联连接有双向均压DC-DC变换器，所述若干双向均压DC-DC变换器的输出端连接在所述直流母线上，所述储能模块包括和所述电容的输出端连接的双向直流变换器，所述双向直流变换器的输出端连接有若干串联的超级电容器组，所述若干超级电容器组的输出端和所述双向均压DC-DC变换器的输入端连接。

其中，所述超级电容器组由z个超级电容器串联组成；

其中z的个数由以下公式确定：

z=Es*ηc/Ec

其中，Es为单个储能模块要吸收的总能量，ηc为双向直流变换器效率，Ec为单个电容器的容量。

进一步的，该储能模块中超级电容器的总个数为n个，其中n由以下公式确定：

n=m*z

其中m为该储能模块中超级电容器组的个数，z为所述超级电容器组中超级电容器的个数。

本发明的有益效果为：通过串联设置的若干储能模块进而达到了对当其中一个储能模块出现故障的时候可以由其他的储能模块替补工作，这样并不会影响储能模块的正常工作，另外每个储能模块中还有超级电容器组，该超级电容器组中有若干个电容器串联而成，这样满足了各种电压等级要求，弥补高电压再生制动能量吸收方式的空白，此外本发明还具有资源利用率高的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的储能模块的结构示意图。

图中：

1、电源；2、电容；3、储能模块；4、双向直流变换器；5、超级电容器组；6、直流母线；7、双向均压DC-DC变换器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，根据本发明的实施例所述的一种模块化超级电容储能单元，包括储能电路所述储能电路包括和电源1正极端和负极端之间连接的若干电容2，其中每个所述电容2的输出端均连接有相互串联的储能模块3，所述储能模块3串联于电源1的电源输入端和直流母线6之间，所述储能模块3的输出端均串联连接有双向均压DC-DC变换器7，所述若干双向均压DC-DC变换器7的输出端连接在所述直流母线6上，所述储能模块3包括和所述电容2的输出端连接的双向直流变换器4，所述双向直流变换器4的输出端连接有若干串联的超级电容器组5，所述若干超级电容器组5的输出端和所述双向均压DC-DC变换器7的输入端连接。

其中采用的双向均压DC-DC变换器7：在超级电容储能系统中，双向DC-DC变换器7用来实现超级电容的充电和放电功能。与传统的采用两套单向DC-DC变换器来达到能量双向传输的方案相比，双向均压DC-DC变换器7应用同一个变换器来控制能量的双向传输，使用的器件数目少，且可以更加快速地进行两个方向功率变换的切换。双向均压DC-DC变换器7采用同一套变换器电路来实现功率的双向流动，具有高效率、体积小、动态性能好、低成本等优势。

进一步的，所述超级电容器组5由z个超级电容器串联组成；

其中z的个数由以下公式确定：

z=Es*ηc/Ec