基于超级电容的矿用直流屏设计

王涛 张代友 程应顺 王烁焱

摘 要：首先基于相关技术要求，设计了基于超级电容的矿用直流屏系统的整体结构;其次对直流屏的均压电路和DC/DC变换器电路的工作原理进行了分析;最后搭建了实物测试平台，通过充放电实验数据验证了基于超级电容的矿用直流屏系统设计的可行性。

关键词：超级电容;DC/DC变换器;均压电路

0    引言

变电站是电力系统的重要组成部分，担负着所在区域的供电任务。直流供电系统作为变电站中一个十分重要的独立系统，是变电站安全、稳定、可靠运行的重要保障，因此，直流供电系统一直被人们视为变电站的“心脏”。自20世纪50年代以来，直流系统中的蓄电池采取了多种组合方式。随着人们对供电可靠性的要求越来越高，220 kV及以上的高压枢纽变电站中心也开始装设两组或两组以上的多组蓄电池组。

随着智能电网的不断发展，传统的蓄电池电源系统也逐渐暴露出一些不足[1-2]。在目前的智能变电站直流供电系统中，蓄电池组由单体蓄电池串联而成，并将串联得到的额定电压通过直流母线分配给各个直流负载。变电站正常运行时，蓄电池组处于浮充状态。在串联结构中，蓄电池组存在可靠性不高、环境保护压力大、维护成本高、不能在线维护等固有缺陷[3-4]。而超级电容作为一种新型电力储能装置，具有充电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽、充放电效率高、对环境无污染以及免维护等优点[5]。针对以上问题，结合蓄电池和超级电容的各自特点，笔者提出了一种基于超级电容的矿用直流屏系统的设计方案。……