[发明专利]一种提供短时大功率供给的能量存储单元及方法

说明书

本发明公开了一种提供短时大功率供给的能量存储单元及方法，单相小功率电源(交流或直流，不大于6KW)输入经整流升压装置、DC‑DC变换模块和输出整流滤波模块，将电荷送往多个大容量电容模组和中容量电容模组组成的大容量储能器，该过程在几百秒的时间内完成。在大容量储能器储能完成后，可以对外提供单相短时大功率输出，满足电机直驱式操动机构的电源需求。本发明具有模块化结构、储能密度大、储能速度快、工作模式多样、使用安全可靠、质量轻、储能便于扩展等优点，解决大容量设备短时工作对常规大容量供电电源的依赖，避免了远距离大截面导线输电，降低了成本，提高了短时大功率设备的适应性和移动性。

技术领域

本发明涉及高压开关的伺服电机驱动器供电的技术领域，特别涉及一种提供短时大功率供给的能量存储单元及方法。

背景技术

目前，随着智能技术的发展，国内外企业在高压开关产品上进行了大量的智能化技术研究，越来越多的新元件和新技术应用在高压开关上，尤其是各类传感器和通讯技术的应用，减小了高压开关产品的体积，获取了高压开关在各种工作条件下的数据。但是，驱动高压开关动作的核心设备---弹簧操动机构(尤其是用于126KV及以上的断路器产品)，在国内仍然沿用着传统的机械传动模式。该类机构的操作寿命有限，开关负载的阻力变化无法探测、运动特性不易精确控制、控制动作的时间精度低、影响可靠性的进一步提高；此外，该类机构无法满足频繁开断的场合，存在运动零件多，噪音大等问题，是高压开关整体智能化技术发展的瓶颈。因此，设计了一种全新的智能化操动机构--电机直驱式操动机构，该机构采用交流伺服电动机，伺服电机的动作受控于配套的伺服驱动器；电机输出轴直接对接断路器开关主轴或拐臂，通过电机轴的旋转，直接驱动开关分、合闸动作，省略了复杂的传动环节。根据使用需求，将断路器的运动特性编程直接写入伺服驱动器的存储单元，实现智能控制。伺服驱动器具备通讯功能，可以时时反馈机构的工作状态及每次动作的特性数据。因该电机直驱式操动机构的瞬时用电量非常大，需配备大功率三相电源，并为之铺设大截面专用线路为电机直驱式操动机构的伺服驱动系统供电。这样很大程度上影响了电机直驱式操动机构的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种提供短时大功率供给的能量存储单元及方法，满足电机直驱式操动机构的电源需求。该方案以小功率的单相电源(交流或直流电压，不大于6KW)进行能量的存储，即使该电源临时断电也不会影响该大功率供给的能量存储单元对外供电，它有效的解决早期方案的不足。

本发明采取如下技术方案予以实现的：

一种提供短时大功率供给的能量存储单元，包括：整流升压装置、DC-DC变换模块，输出整流滤波模块、储能控制及其辅助电源、大容量储能器、安全放电控制装置以及耗能装置；

所述的整流升压装置的输入端与单相小功率电源输入侧连接，输出端依次与DC-DC变换模块、输出整流滤波模块和大容量储能器连接，大容量储能器输出侧分别连接短时大功率输出侧和安全放电控制装置；

所述的储能控制及其辅助电源外接有控制输入模式的开关选择器件，另一端分别与整流升压装置、DC-DC变换模块、输出整流滤波模块和安全放电控制装置电气连接；安全放电控制装置与耗能装置连接。

所述的储能控制及其辅助电源，包括储能控制模块、控制电源、UPS不间断电源和电池组；储能控制模块与控制输入模式的开关选择器件连接，并输入采集信号、输出控制指令；控制电源将外部电源的电压变换后经UPS不间断电源供给储能控制模块，并为电池组充电；充电后的电池组充电还能为UPS不间断电源供电。

所述的大容量储能器是由多个大容量电容储能模组和/或中容量电容储能模组并联而成，每个电容模组由若干个单体电容串联或并联而成。

所述的安全放电控制装置包括高压直流开关、储能控制器互锁开关、门联锁开关和电磁脱扣器；高压直流开关依次通过储能控制器互锁开关、门联锁开关与耗能装置连接，门联锁开关通过电磁脱扣器控制高压直流开关。