基于超级电容的直流UPS不间断电源研究

《基于LLC定频控制的直流UPS研究》篇一一、引言随着电力电子技术的快速发展，直流不间断电源（UPS）在电力供应中扮演着越来越重要的角色。

为了满足不同应用场景下的高可靠性和高效率要求，直流UPS的控制系统和拓扑结构不断得到优化和改进。

其中，LLC（LLC谐振）定频控制技术因其独特的优势在直流UPS中得到了广泛的应用。

本文旨在研究基于LLC定频控制的直流UPS，探讨其原理、特点及优势。

二、LLC定频控制原理LLC定频控制技术是一种基于谐振原理的功率变换技术。

其基本原理是通过调整谐振电路中的电容、电感和开关管的配合，实现电源的高效传输。

在直流UPS中，LLC定频控制技术能够有效地提高电源的转换效率和可靠性，同时降低系统损耗。

具体而言，LLC定频控制通过控制开关管的开关时刻，使电源在谐振状态下进行能量传输。

这种控制方式能够使电源在宽输入电压范围内保持较高的转换效率，同时降低系统温度和噪声。

此外，LLC定频控制还具有软开关特性，可有效减小开关损耗，延长系统寿命。

三、基于LLC定频控制的直流UPS研究基于LLC定频控制的直流UPS系统主要由输入滤波器、整流器、谐振网络、开关管和控制电路等部分组成。

其中，谐振网络是LLC定频控制的核心部分，其设计直接影响到系统的性能。

在研究过程中，首先需要对输入电源进行滤波和整流，以获得稳定的直流电源。

然后，通过控制开关管的开关时刻，使电源在谐振网络中进行能量传输。

此外，还需要设计合适的控制电路，实现对电源的高效控制和保护。

在系统设计过程中，需要考虑的因素包括系统效率、可靠性、成本和体积等。

四、LLC定频控制的优点与挑战LLC定频控制技术在直流UPS中具有诸多优点。

首先，该技术能够提高电源的转换效率和可靠性，降低系统损耗。

其次，软开关特性可有效减小开关损耗，延长系统寿命。

此外，LLC定频控制还具有较好的输入电压范围适应性，能够在宽输入电压范围内保持较高的转换效率。

然而，LLC定频控制技术也面临一些挑战。

基于超级电容的直流不间断电源设计闻超;邱瑞昌;赵晓红;韩啸一【摘要】介绍了超级电容的特性、容量的计算和串联均压措施,给出了超级电容充电的控制方案,设计了一种储能系统由超级电容组成的直流不间断电源。

利用超级电容比功率高、充电速度快、使用寿命长等优点,减小了该直流不间断电源的体积,提高了响应速度和可靠性。

【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2011(035)007【总页数】3页(P844-846)【关键词】直流不间断电源;超级电容;串联均压;储能系统【作者】闻超;邱瑞昌;赵晓红;韩啸一【作者单位】北京交通大学电气工程学院,北京100044【正文语种】中文【中图分类】TM53在各种UPS中一般采用可充电蓄电池作为后备电源。

UPS往往是在电网断电或电网电压瞬时跌落最初的几秒、几分钟起决定作用，蓄电池在这段时间内提供电能。

由于蓄电池存在使用寿命短、需要定期维护、对环境温度敏感等缺点，UPS在运行中需要时刻注意蓄电池的状态，不能大电流充放电，不能带感性负载（如电动机）等。

可以说蓄电池自身的缺点是限制UPS应用领域和使用寿命的主要原因。

超级电容器是近几十年来，国内外发展起来的一种介于常规电容器与化学电池二者之间的新型储能元件。

它具备传统电容器的放电功率，也具备化学电池储备电荷的能力。

容量可达数千法拉，与可充电蓄电池相比，超级电容器是一种高效、实用、环保的能量存储装置，应用领域十分广阔。

本文设计了一种基于超级电容的直流UPS，功率为100 W，主要由整流器、滤波器、超级电容器组、充放电电路等组成，其结构框图如图1所示。

1 超级电容器的特性超级电容器的基本原理是利用电极和电解质之间形成的界面双电层来存储能量的一种新型电子元件。

当电极和电解液接触时，由于库仑力、分子间力或者原子间力的作用，使固液界面出现稳定的、符号相反的两层电荷，称为界面双电层[1]。

这种电容器的储能是通过使电解质溶液进行电化学极化来实现的，并没有产生电化学反应，储能过程是可逆的。

超级电容在直流操作电源系统中的应用探讨摘要：超级电容器作为一种新型电力储能技术，由于其动态响应速度快，储、释能效率高，能够实现快速充放电，瞬间大电流输出能力强。

与蓄电池相比，在功率密度、充电时间、使用寿命以及环境温度等方面具有很大的优势，这些优点正是变电站直流电源系统需要的，不仅提高了操作可靠性，而且使用寿命长降低的成本，因此，用超级电容器储能并联在蓄电池的两端作为变电站分合闸操作的电源，是一个新的正确的解决方案。

但如果仅采用超级电容器作直流电源系统的储能单元，虽满足分合闸操作要求，但一些110kV等重要的变电站在电网停电后需要2～4小时的直流供给，超级电容器的能量密度比较低，无法保证长时问的持续供电。

为了解决这一问题，采用超级电容器一蓄电池混合储能直流电源方案是比较好的选择。

本文针对现有直流系统存在的问题，结合超级电容器与蓄电池的各自特点，提出了一种基于超级电容器的直流系统混合储能设计方案，该方案结合了超级电容器和蓄电池组的优势，具有可靠性高、脉冲输出功率大、寿命长、免维护和节能环保的特点，将具有重要意义。

关键词：超级电容；直流操作；电源系统；应用电力工程直流系统是变电站的控制、保护、信号和通信装置的操作电源，同时还可以作为独立的事故照明电源。

它直接关系着电力系统的安全可靠运行，对防止系统破坏、事故扩大和设备严重损坏尤为重要。

故提升直流系统运行的安全性和可靠性是电力系统一个至关重要的问题。

目前绝大多数直流屏均采用蓄电池作为储能元件，蓄电池组容量的选择必须同时满足两个条件，一要满足合闸等冲击性负荷所需最大放电电流要求；二要满足对经常性负荷持续供电的时间要求。

由于蓄电池功率密度低，大电流输出能力差，为了提高直流屏的操作可靠性，不得已采用大容量的功率型蓄电池组，蓄电池组不仅价格昂贵，使用寿命短，还必须按规定定期维护，蓄电池组不经常承担合闸任务，长时间处于浮充电备用状态，维护不及时，会出现诸多问题。

在关键时刻，就可能造成分闸操作失败，酿成事故，2013年贵州4.29事故等国内多起电网事故说明基于蓄电池的直流系统可靠性问题。

《基于LLC定频控制的直流UPS研究》篇一一、引言随着电力电子技术的快速发展，直流不间断电源（UPS）在电力供应中扮演着越来越重要的角色。

为了确保电源的稳定性和可靠性，对UPS的控制策略研究显得尤为重要。

本文着重探讨了基于LLC（Lloyd-Clyde公司）定频控制的直流UPS系统，从系统构成、控制策略、仿真分析和实验结果等方面进行详细的研究。

二、系统构成直流UPS系统主要由整流电路、LLC谐振变换器、滤波电路和负载等部分组成。

其中，LLC谐振变换器是系统的核心部分，其工作性能直接影响到整个系统的稳定性和可靠性。

LLC谐振变换器具有高效率、低损耗、高功率因数等特点，在直流UPS系统中得到广泛应用。

三、控制策略在LLC定频控制策略中，主要涉及到的工作原理和优势包括以下几点：1. 工作原理：LLC定频控制策略是通过调整开关管的占空比来控制谐振变换器的输入电流和输出电压。

这种控制策略可以实现输入电流的整形和功率因数的提高，从而提高系统的效率。

2. 优势：与传统的PWM（脉宽调制）控制相比，LLC定频控制具有更好的电压调整率和更低的谐波失真率。

此外，定频控制策略还能降低系统的温度和噪音，提高系统的可靠性。

四、仿真分析通过MATLAB/Simulink仿真软件，我们建立了一个基于LLC定频控制的直流UPS仿真模型。

通过仿真分析，我们可以得到以下结论：1. 在负载突变的情况下，LLC定频控制的直流UPS系统能够快速响应，保持输出电压的稳定。

2. 在不同输入电压和负载条件下，LLC定频控制的直流UPS 系统均能保持良好的性能，具有较高的效率和较低的损耗。

3. 通过优化控制策略，可以进一步提高系统的性能，如提高功率因数、降低温度和噪音等。

五、实验结果为了验证仿真分析的结论，我们进行了实际实验。

实验结果表明：1. 基于LLC定频控制的直流UPS系统在实际应用中具有良好的稳定性和可靠性。

2. 与传统的PWM控制相比，LLC定频控制策略在负载突变和不同输入电压条件下均表现出更好的性能。

电容储能AUPS和传统电池储能UPS性能对比研究本研究旨在对比电容储能AUPS和传统电池储能___的性能，为储能技术的选择提供依据。

本文将介绍研究的背景和目的，以及对电容储能AUPS和传统电池储能___进行概述。

随着能源需求的快速增长和可再生能源的普及，对可靠的电源供应的需求也越来越迫切。

UPS（不间断电源）技术被广泛用于保证负载设备在电网故障或突发停电时能够继续运行。

传统的电池储能___在储能容量和响应时间方面具有一定的局限性。

本研究旨在对比电容储能AUPS和传统电池储能___的性能，包括但不限于以下方面：储能容量：电容储能AUPS和传统电池储能___的储能容量对比；响应时间：电容储能AUPS和传统电池储能___的响应时间对比；效率：电容储能AUPS和传统电池储能___的能量转换效率对比；寿命：电容储能AUPS和传统电池储能___的寿命对比。

电容储能AUPS是一种利用电作为能量储存介质的不间断电源技术。

其工作原理是通过将电网交流电转换为直流电，并存储在电中以待不时之需。

电容储能AUPS具有快速响应、高效率和较长的寿命等优点。

传统电池储能UPS采用化学电池（如铅酸电池）作为能量储存介质，通过将电网交流电转换为直流电，并存储在电池中。

传统电池储能___具有较大的储能容量，但响应时间相对较长，能量转换效率和寿命也存在一定局限性。

通过对电容储能AUPS和传统电池储能___的性能对比研究，我们可以更好地了解两种技术的优势和劣势，为储能技术的选择和应用提供参考和依据。

以上为本文的引言部分，下文将进一步展开对电容储能AUPS和传统电池储能UPS性能的对比研究。

请在下一段中提供更多信息）Please provide more n for the next n.请在下一段中提供更多信息）Please provide more n for the next n.本研究旨在比较电容储能AUPS和传统电池储能___在以下方面的性能：容量、充放电效率、响应时间、循环寿命、成本等。

专利名称：一种以超级电容为储能单元的不间断直流稳压电力电源
专利类型：实用新型专利
发明人：郝宝平
申请号：CN201721679324.8
申请日：20171206
公开号：CN207732650U
公开日：
20180814
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开一种以超级电容为储能单元的不间断直流稳压电力电源，该电源包括：输入防反接电路、第一级同步降压稳压电路、第二级推挽升压稳压隔离电路、电压检测电路、电流检测电路、防卡延时电路、第一PWM控制器、第二PWM控制器、FB反馈控制。

本实用新型的不间断直流稳压电力电源能承受较宽的输入电压，可以将超级电容的能量尽量放出，提高能量利用率。

具备防卡功能,能够保证操作机构一旦工作就能够完成该次行程，防止操作机构因供电不足而半途停止工作，解决了机构卡住的问题。

申请人：深圳蓝信电气有限公司
地址：518104 广东省深圳市宝安区沙井街道南浦路531号9层E区
国籍：CN
代理机构：北京隆源天恒知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：闫冬
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不间断电源超级电容充电控制技术探讨姚斗春【摘要】In order to prevent the losses caused by production equipment downtime,uninterruptible power supply is used in industrial production. During charging,the main issue is super capacitor charging control technology. In order to solve the problem that the equivalent resistance of super capacity of uninterruptible power supply affects the charging efficiency ,buck charging circuit is designed in this paper. The relationship between input and output voltages under different circumstances is derived. The circuit and charging model is established. Finally the quantitative comparison control mode was verified. The simulation based on the model is established in Proteus and the charging current curve is observed through analogue chart , which verified the advantages of quantitative comparison control mode in the charging speed and efficiency .%为解决不间断电源超级电容等效内阻随SOC变化而影响充电效率的问题，文中采用BUCK型充电电路，针对该电路推导出不同情况下输入输出电压关系，在此基础上建立充电电路模型和充电数学模型。

基于超级电容器的具有制动和不间断运行能力的可控电力驱动器：概述和分析摘要：在设计和应用先进的可控电力驱动器方面仍然存在两个巨大的挑战：1)制动能量的回收，2)驱动系统的不间断运行能力。

除了传统的解决方案，比如连续的和矩阵式的转换器，传统的驱动器配备一个用于特定情况的储能元件，如牵引和提升驱动。

这种方法最近成为人们关注的焦点是因为电化学双层电容器（超级电容器）的快速发展。

超级电容器是一种能量密度比标准的电解电容器更大的电化学电容器。

另外，超级电容器的功率密度远高于现有的电化学电池。

在本文中，一种具有不间断运行能力的能量再生可控电力驱动器被讨论。

这个基本原则已经被广泛的分析应用，包括详细的分析所有的操作模式。

一个双向三桥臂直流-直流转换器被做为接口电源转换器。

并给出了超级电容器的设计准则。

一个用于控制直流母线电压和电容电压、电流的控制算法被提出并进行了简要分析。

这个能量再生可控电力驱动器已经通过测试，并且测量结果是合理且值得深究的。

关键词：双向直流-直流转换器，可控电力驱动器，能源效率，再生能源存储设备，不间断运行，超级电容器Ⅰ.简介近年来，我们已经看到可控电动驱动器在工业、车辆和电梯应用方面的广泛应用。

原因在于它们的效率具有可控性和巨大的灵活性。

为进一步改善可控电力驱动器的效率和可靠性，对于设计师和研究人员仍然存在两个巨大的挑战：1)制动能量的回收，2)驱动系统的不间断运行能力。

很多可控电力驱动控制器的应用程序(如电梯、起重机、机床等等)都具有低于平均功率和峰值功率之间平衡值的特性。

此外，这种应用程序需要在全功率范围内频繁制动。

大多数可控电动驱动器是具有一个用来消耗制动能量的制动电阻的单向驱动器。

在一些低成本的应用方面，如洗衣机，制动能量消耗在转子上。

在这种情况下，损耗的能量有20% -50%来自于电源。

虑到现在的能源危机，效率成为一个迫切需要解决的问题。

现代可控电动驱动器对电源电压凹陷(下降)是非常敏感的。