一种超级电容智能放电装置以及超级电容寿命检测方法

技术领域

本发明涉及电容发电技术领域，具体涉及一种超级电容智能放电装置以及超级电容寿命检测方法。

背景技术

近年来，随着新能源交通工具发展迅速，由于超级电容具有充放电速度快、温度范围宽、循环寿命长等优点，超级电容作为备用电源被大量使用，已有取代蓄电池之势。在有轨电车日常运维时，有时需要在本地将超级电容中的电全部泄放掉，确保操作人员的安全。由于现实存在的用电高低峰问题，超级电容在用电低估期容易造成电量浪费，导致能量利用率较低，因此迫切需要对超级电容放电过程进行有效控制。另外，由于超级电容由于使用寿命长，且不同的超级电容在复杂的应用环境中的寿命也存在较大差异，导致工作人员难以按照惯用周期跟换超级电容，因此急需对超级电容的寿命进行有效监控。

综上所述，急需一种超级电容智能放电装置以及超级电容寿命检测方法以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种超级电容智能放电装置以及超级电容寿命检测方法，具体技术方案如下：

一种超级电容智能放电装置，用于控制超级电容向电网系统放电，所述超级电容智能放电装置包括智能放电控制器、第一电压电流检测单元、第二电压电流检测单元、双向DC/AC模块、电阻负载单元、接触器切换单元；

所述超级电容、接触器切换单元、双向DC/AC模块和电网系统依次连接，实现超级电容向电网系统放电；

所述智能放电控制器分别连接所述接触器切换单元、第一电压电流检测单元、第二电压电流检测单元、双向DC/AC模块和电阻负载单元，用于控制超级电容放电；

所述第一电压电流检测单元连接双向DC/AC模块的输出端，用于检测放电电流和放电电压，并将第一放电电流数据和第一放电电压数据传输至智能放电控制器；

所述第二电压电流检测单元连接所述接触器切换单元的输出端，用于检测超级电容的放电电流和放电电压，并将第二放电电流数据和第二放电电压数据传输至智能放电控制器；

所述电阻负载单元的输入端连接所述接触器切换单元，输出端连接智能放电控制器，所述电阻负载单元通过调节自身电阻实现对超级电容放电功率的调节；

所述接触器切换单元实现电阻负载单元和双向DC/AC模块与超级电容分别形成第一放电回路和第二放电回路，所述智能放电控制器基于第一放电电流数据和第一放电电压数据控制接触器切换单元实现放电回路的通断和切换。

优选的，所述电网系统为三相电网，双向DC/AC模块的输出端包括U端、V端和W端。

优选的，所述第一电压电流检测单元和第二电压电流检测单元均为电压电流传感器。

优选的，所述电阻负载单元包括至少四个档位的电阻负载和切换开关，所述切换开关用于控制不同档位的电阻负载之间的切换。

优选的，所述接触器切换单元为直流接触器。

另外，本发明还公开了一种超级电容寿命检测方法，应用如上述的超级电容智能放电装置，所述超级电容寿命检测方法的具体方式如下：

所述第二电压电流检测单元对超级电容放电过程的电压和电流进行全程监测并将数据传输至智能放电控制器中，所述智能放电控制器解析第二放电电流数据和第二放电电压数据得到超级电容的初始放电电压、初始放电电流、放电持续时间和放电功率，并基于初始放电电压、初始放电电流、放电持续时间和放电功率确定所述超级电容的实际容量，通过对比所述实际容量和超级电容的额定容量，评估超级电容的健康状态，实际容量越接近额定容量，超级电容越健康。

应用本发明的技术方案，具有以下有益效果：

(1)本发明中的超级电容智能放电装置通过接触器切换单元实现电阻负载单元和双向DC/AC模块与超级电容分别形成第一放电回路和第二放电回路，通过第一电压电流检测单元和第二电压电流检测单元实时检测放电数据，所述智能放电控制器基于放电数据控制接触器切换单元，实现放电回路的通断和切换，提高了能量利用率。

(2)本发明中的超级电容寿命检测方法，通过第二电压电流检测单元采集超级电容在整个放电过程中的初始放电电压、初始放电电流、放电持续时间和放电功率，从而获取超级电容的实际容量，通过对比实际容量和额定容量，评估超级电容的健康状态。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例中超级电容智能放电装置的结构框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例：

参见图1，本实施例公开了一种超级电容智能放电装置，用于控制有轨列车上的超级电容向有轨列车中的电网系统放电，所述超级电容智能放电装置包括智能放电控制器、第一电压电流检测单元、第二电压电流检测单元、双向DC/AC模块、电阻负载单元、接触器切换单元。

进一步地，所述超级电容、接触器切换单元、双向DC/AC模块和电网系统依次连接，形成超级电容向电网系统的第一放电回路；在本实施例中，所述电网系统为三相电网。

进一步地，所述智能放电控制器分别连接所述接触器切换单元、第一电压电流检测单元、第二电压电流检测单元、双向DC/AC模块和电阻负载单元，用于控制超级电容放电；在本实施例中，由于所述电网系统为三相电网，所述双向DC/AC模块的输出端包括U端、V端和W端，实现对三相电网的供电。

进一步地，所述第一电压电流检测单元连接双向DC/AC模块的输出端，用于检测放电电流和放电电压，并将第一放电电流数据和第一放电电压数据传输至智能放电控制器，本实施例中的电网系统为三相电网，所述第一电压电流传感器检测双向DC/AC模块的输出端的任意两相输出，所述智能放电控制器接收第一电压电流传感器采集的第一放电电流数据和第一放电电压数据，并通过PWM信号控制接触器切换单元，实现对放电回路的通断和选择控制。智能放电控制器采用电流环闭环控制，通过调整使能的PWM信号通道输出的PWM信号的占空比控制超级电容的放电电流保持恒定。

进一步地，本实施例中的智能放电控制器通过第一放电电流数据和第一放电电压数据即可获取超级电容的放电功率。

进一步地，所述第二电压电流检测单元连接所述接触器切换单元的输出端，用于检测超级电容的放电电流和放电电压，并将第二放电电流数据和第二放电电压数据传输至智能放电控制器。

需要说明的是，所述智能放电控制器通过采集到的第一放电电流数据和第一放电电压数据实现对放电过程的全程监控，实现信息交互，有利于有轨电车在库内的正常检修作业，当需要工作人员检修的时候，通过智能放电控制器控制接触器切换单元，切断放电供应，确保工作人员的安全作业需求。

进一步地，所述第一电压电流检测单元和第二电压电流检测单元均为电压电流传感器。

进一步地，所述电阻负载单元的输入端连接所述接触器切换单元，输出端连接智能放电控制器，所述电阻负载单元通过调节自身电阻实现对超级电容放电功率的调节；电阻负载单元的电阻越大，则超级电容的放电电压越小，从而通过调节电阻负载单元的电阻值，即可实现对超级电容放电电压的控制。

进一步地，所述接触器切换单元实现电阻负载单元和双向DC/AC模块与超级电容分别形成第一放电回路和第二放电回路，所述智能放电控制器基于第一放电电流数据和第一放电电压数据控制接触器切换单元实现放电回路的通断和切换。

优选的，所述电阻负载单元包括至少四个档位的电阻负载和切换开关，所述切换开关用于控制不同档位的电阻负载之间的切换。

优选的，所述接触器切换单元为直流接触器。

在本实施例中，当在电网用电低谷期放电时，所述超级电容智能放电装置利用第一电压电流检测单元实时检测超级电容的电压，当检测到的电压过大时，让超级电容连接电阻负载单元进行放电，此时电阻负载单元具备较大电阻，从而避免了电流过大而具有危险性；当第二电压电流检测单元检测到电压变小时，根据第二电压电流检测单元采集到的第二放电电压数据降低电阻负载单元的电阻值，以保证稳定的放电功率，从而有效提高放电效率。

在本实施例中，当在电网用电高峰期放电时，所述超级电容智能放电装置可以利用双向DC/AC电源模块实现超级电容在放电过程中的能量回收利用，将超级电容直流电压转换成ACA380V电压接入电网实现能量回馈。

另外，本实施例还公开了一种超级电容寿命检测方法，应用如上述的超级电容智能放电装置，所述超级电容寿命检测方法的具体方式如下：

所述第二电压电流检测单元对超级电容放电过程的电压和电流进行全程监测并将数据传输至智能放电控制器中，所述智能放电控制器解析第二放电电流数据和第二放电电压数据得到超级电容的初始放电电压、初始放电电流、放电持续时间和放电功率，并基于初始放电电压、初始放电电流、放电持续时间和放电功率确定所述超级电容的实际容量，通过对比所述实际容量和超级电容的额定容量，评估超级电容的健康状态，实际容量越接近额定容量，超级电容越健康。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。