申请/专利权人：马东林

申请日：2020-10-18

公开（公告）日：2024-06-28

公开（公告）号：CN112290651B

主分类号：H02J7/02

分类号：H02J7/02;H02J7/00;H02J7/34;H02P27/08;H01M10/44

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.28#授权;2021.02.23#实质审查的生效;2021.01.29#公开

摘要：一种电容储能矩阵及其充放电控制方法。总电能利用率约为1–1M^2，其中M表示电容串联的行数，当为4行电容时利用率为93.75％，当为8行电容时利用率为98.4％。电容列数与储能矩阵的储能成倍数关系；电容行数与储能矩阵的电能和效率均为平方正比关系。充电可以用AC220V经全桥整流后的脉动正弦电压进行，放电可以高于或维持在充电的最高输入电压直到放电结束。充电是将每行电容分别接入充电电源所以可以将每行充电到输入电源电压的最高值；而放电是先放电单行电容，当单行电容电压低于目标输出电压时，两行电容串联输出，当两行总电压也低于目标输出电压时，串联4行电容放电，依次类推……直到储能矩阵的所有行串联后放电电压低于目标输出电压，整个电容储能矩阵的放电结束。

主权项：1.一种电容储能矩阵结构，其特征是：电容储能矩阵结构的接口的一端VBUF+连接到开关一S1的一端、开关三S3的一端、开关五S5的一端；开关一S1的另一端连接到二极管十一D11的正极、电容十一EEC11的正极，开关三S3的另一端连接到二极管二十一D21的正极、电容十一EEC11的负极、电容二十一EEC21的正极，开关五S5的另一端连接到二极管三十一D31的正极、电容二十一EEC21的负极，二极管十一D11的负极连接到二极管十二D12的正极、电容十二EEC12的正极，二极管二十一D21的负极连接到电容十二EEC12的负极、二极管二十二D22的正极、电容二十二EEC22的正极，二极管三十一D31的负极连接到电容二十二EEC22的负极、二极管三十二D32的正极，二极管十二D12的负极连接到电容十三EEC13的正极、开关二S2的另一端，二极管二十二D22的负极连接到电容十三EEC13的负极、电容二十三EEC23的正极、开关四S4的另一端，二极管三十二D32的负极连接到电容二十三EEC23的负极、开关六S6的另一端；开关二S2的一端、开关四S4的一端、开关六S6的一端连接到前述电容储能矩阵结构的接口的另一端VBUF-；充电控制方法包含初始化充电阶段、串联充电阶段、单行电容充电阶段，前述“初始化充电阶段”在设定储能矩阵的总电压VEE的初始化电压75V的基础上，利用储能矩阵的开关对S1S10的驱动信号PWM的占空比D，调节充电电源电压VBUF进入储能矩阵的等效充电电压值VBUF*D，对储能矩阵中的所有储能电容EEC11、EEC12、EEC13，EEC21、EEC22、EEC23，EEC31、EEC32、EEC33，EEC41、EEC42、EEC43进行充电，并使储能矩阵的总电压值VEE达到设定的初始化电压值75V的过程t0～t1，前述“串联充电阶段”是指利用开关对S1S6的选通作用，使储能矩阵的多行电容第一行EEC11、EEC12、EEC13和第二行EEC21、EEC22、EEC23相对于充电电源VBUF呈现串联第一行、第二行串联特性，在充电电源的激励下，通过开关对S1S6的驱动信号PWM的固定频率及其占空比dt，调节充电电源电压VBUF进入储能矩阵的等效电压值Vout，并维持与储能矩阵选定的行第一行、第二行的总电压VC1+VC2一定压差du进行恒流充电C*dudt的过程t1～t2、t2～t3，前述“单行电容充电阶段”是指利用开关对S1S4的选通作用，使储能矩阵的一行电容第一行EEC11、EEC12、EEC13接入充电电源回路，在输入电源电压VBUF的激励下使这一行电容第一行EEC11、EEC12、EEC13的电压VC1从充电起始值150V达到充电电源电压VBUF最大值Up-p的过程t3～t4；前述“充放电控制方法”的放电控制方法包含单行电容放电阶段、串联放电阶段、剩余电能放电阶段，前述“单行电容放电阶段”是指单行电容电压Vc高于目标输出电压DC300V时，利用开关对S2S3的选通作用，将储能矩阵接通的电容行第一行电容EEC11、EEC12、EEC13的电压VC1，在开关对S2S3的驱动信号PWM及其占空比D的调节下输出到缓冲电容CBUF上的等效电压值VC1*D达到目标输出电压值DC300V，直到单行电容电压VC1低于目标输出电压DC300V的过程t0～t1，前述“串联放电阶段”是指单行电容电压Vc低于目标输出电压DC300V时，利用开关对S2S5的选通作用，使电容行串联电压VC1+VC2输出到缓冲电容CBUF的电压VBUF高于目标输出电压DC300V，并在开关对S2S5的驱动信号PWM及其占空比D的调节下使输出到缓冲电容CBUF上的等效电压值VC1+VC2*D达到目标输出电压值DC300V，直到被选通的电容行第一行EEC11、EEC12、EEC13，第二行EEC21、EEC22、EEC23的串联总电压VC1+VC2低于目标输出电压DC300V的过程t1～t2、t2～t3，前述“剩余电能放电阶段”是指当储能矩阵的所有行第一行EEC11、EEC12、EEC13，第二行EEC21、EEC22、EEC23，第三行EEC31、EEC32、EEC33，第四行EEC41、EEC42、EEC43的总电压VC1+VC2+VC3+VC4低于目标输出电压DC300V时，利用开关对S2S9的选通作用，使储能矩阵的总电压VEE从目标输出电压DC300V放电到0V的过程t3～t4。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 马东林 一种电容储能矩阵结构及其充放电控制方法

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