[发明专利]一种瞬态动力功率补偿器及补偿供电方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种瞬态动力功率补偿器及补偿供电方法，属于电路系统应用技 术领域。

背景技术

对于功率型用电单元而言，目前采用容量较大的铅酸蓄电池作为能量单元 为其供电，而功率型用电单元启动时需要瞬态大电流，为满足功率型用电单元启 动所需的瞬态大功率要求，不得不“超量配置”铅酸电池，使电池又大又笨重， 既浪费资源又不经济。同时由于功率型用电单元启动电流较大，对铅酸蓄电池的 电流冲击较大，造成正极板活性物质脱落，使得铅酸电池组容量下降较快，使用 寿命较短(一般为2～3年)，更换较为频繁，增加用户设备维护工作量和使用成 本。并且铅酸蓄电池主要含硫酸和重金属铅，对生态环境污染很大，又带来极高 的废旧电池回收、处置等社会成本和环境污染的风险。

以内燃机车辆为例，蓄电池作为能量单元是内燃机车辆必不可少的电源之 一，在车辆内燃发动机启动时向启动电机供电；发动机不工作或发动机在不高的 转速下工作时，蓄电池向非功率型用电单元供电；在非功率型用电单元功率超过 发电装置功率时，蓄电池同发电机联合向非功率型用电单元供电。如图1所示， 内燃机车辆的供电系统包括启动电机1、启动开关2、蓄电池4、车载耗电装置5、 车载发电机6和电压调节器7，蓄电池4通过启动开关2与启动电机1连接，蓄 电池4与车载耗电装置5和车载发电机6并联，当内燃机启动时，启动开关2闭 合，由蓄电池4为启动电机供电，在内燃机启动后，启动开关2断开，蓄电池向 车载耗电装置供电。蓄电池既要承担启动电机的启动任务，又要为耗电装置供电， 两类用电负载的不同用电特性对蓄电池性能要求差异很大：启动电机作为功率型 用电单元要求蓄电池放电倍率性能优异，而其它负载作为非功率型用电单元则要 求蓄电池具备一定容量即可、倍率性能要求不高。这种情况导致蓄电池为满足发 动机冷启动所需的瞬态大功率，不得不“超量配置”，使电池又大又笨重，不仅 浪费资源，而且也不经济。当蓄电池承担启动电机任务时，需要经受启动电机大 电流的冲击，对蓄电池造成损害，影响蓄电池的使用寿命，且蓄电池使用过程中， 由于使用人员或维护人员无法准确确认蓄电池使用状态，通常以车辆隔夜后启动 是否顺畅的状况作为判定蓄电池寿命是否终结的标准，而不是以蓄电池无法蓄电 或无法正常供应非功率型用电单元用电作为蓄电池报废标准，造成蓄电池被“过 早判废”。

为此，有人提出在蓄电池两端并联超级电容的方式来共同为启动电机供电， 虽然这种方案在一定程度上延长了蓄电池的使用寿命，但是蓄电池还是要承担功 率型用电单元的启动任务，并没有从根本上解决蓄电池为功率型用电单元供电导 致对蓄电池电流冲击大，造成蓄电池寿命降低的问题；而且由于蓄电池与功率型 用电单元电压“箝位”问题，这种改进对内燃机启动问题的改善也很有限。

发明内容

本发明的目的是提供一种瞬态动力功率补偿器及补偿供电方法，以解决目 前采用能量单元为功率型用电单元供电导致能量单元“超量配置”，并且对能 量单元电流冲击大，造成能量单元寿命降低等问题。

本发明为解决上述技术问题而提供一种瞬态动力功率补偿器，该瞬态动力功 率补偿器包括由功率单元和隔离单元串接而成主补偿电路，该主补偿电路的两端 用于并接能量单元，所述功率单元用于为功率型用电单元供电，所述隔离单元用 于在功率单元为功率型用电单元供电时，断开功率单元与能量单元的电流通路， 所述的功率单元为高倍率放电的储能器件。

所述功率单元的负极用于与能量单元的负极共地连接。

所述的功率单元为超级电容器单体、由超级电容器单体串并联组成的模块或 者电容器阵列。

所述的隔离单元为开关管、接触器或继电器。

所述的隔离单元还包括控制电路，所述的控制电路包括控制接口和第一检测 接口，所述第一检测接口用于检测功率型用电单元是否启动，所述控制接口用于 在第一检测接口检测到功率型用电单元要启动时，断开功率单元与能量单元的电 气连接。

所述的控制电路还包括用于检测能量模块是否放电的第二检测接口，所述隔 离单元用于在检测到能量单元放电时，断开功率单元与能量单元的电气连接。

所述的瞬态动力功率补偿器还包括外围电路，该外围电路包括与功率单元连 接的保护电路、检测及均衡电路和管理及显示单元，用于实现对功率单元电量的 检测、均衡、保护和管理显示。