[發明專利]一種適用于風力發電機組變槳系統超級電容的充電方法

無效

• 申請號: 201010257459.1
• 申請日: 2010-08-19
• 公開（公告）號: CN101924395A
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發明（設計）人: 陶學軍;趙瑞杰;李朝鋒;張舉良;劉德林;胡劍生;楊銀鍇;初永剛
• 申請（專利權）人: 許繼集團有限公司;許繼電氣股份有限公司
• 主分類號: H02J15/00
• 分類號: H02J15/00
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 陳浩;馬儀成

技術領域

本發明涉及一種風力發電變槳系統備用電源充電方法。

背景技術

變槳系統又稱變槳距系統，是指通過控制技術改變葉片槳距角以提高風能效率和獲得最佳能量輸出的系統。電網電壓是變槳距系統穩定運行的關鍵，而電網電壓會發生掉電、跌落等現象。為了防止來自電網的電壓掉電或跌落，變槳系統需要加裝備用電源。當電網電壓掉電時由備有電源給變槳距系統提供能量來支撐變槳復位、風機停機的一系列操作，使變槳距系統穩定運行一段時間，以保證風機的安全。

備用電源儲能裝置一般采用蓄電池和超級電容器。在風電剛起步階段，由于蓄電池具有能量密度高、原材料豐富、成本低廉、制造技術成熟、可以大規模生產等優點，備有電源采用蓄電池儲能。但蓄電池在使用過程中的一些缺點例如壽命短、功率密度小、蓄電池能量管理復雜、充放電效率低、維護成本高等被逐步暴露。而超級電容相對蓄電池具有無可比擬的優越性。

超級電容器優點包括：1）充放電速度快，容量大。超級電容器能夠瞬間釋放巨大的能量，在系統突然斷電時，在極短時間內為系統提供能量；2）壽命長、免維護；3）工作溫度范圍寬，而且綠色環保；4）能夠安全放電，安裝簡單，結構緊湊，不易老化等。超級電容器的這些優點使得它非常適合作為變槳系統后備電源儲能裝置。

當前，作為變漿系統后備電源的超級電容器，其充放電電路大多采用BUCK-BOOST電路拓撲。其充電方法多為傳統蓄電池的充電方法，仍然包括均充、浮充等階段，充電效率低下。

發明內容

本發明的目的是提供一種適用于風力發電機組變槳系統超級電容的充電方法，用以解決現有技術充電效率低的問題。

為實現上述目的，本發明的方案是：一種適用于風力發電機組變槳系統超級電容的充電方法，設定一個啟動閥值、一個終止閥值、啟動閥值和終止閥值之間至少一個優化充電閥值，如果超級電容器組端電壓小于啟動閥值，則投入充電支路，開始充電；當超級電容器組端電壓達到第一優化充電閥值時，增大充電電流，如果沒有第二優化充電閥值，則繼續充電直到超級電容器組端電壓達到終止閥值，如果有第二優化充電閥值，則再次增大充電電流，如此依次類推，直到達到最后一個優化充電閥值，增大充電電流繼續充電，直到超級電容器組端電壓達到終止閥值。

采用上述充電方法，充電效率高。

所述增大充電電流是通過減少充電電路的電阻實現的。

附圖說明

圖1是采用本發明方法的系統的電路原理圖；

圖2是充電流程圖；

圖3是充電過程電流電壓關系圖。

具體實施方式

本發明的方法要點在于在充電電流不斷減小的過程中，通過切掉充電電路的電阻來增大充電電流。采用本發明的方法的風電變槳備用電源系統如圖1所示，直流正負母線之間依次串聯接有充電繼電器31的觸頭、第一投切電阻R1、第二投切電阻R2、功率電阻R3、超級電容器組A，第一投切電阻R1、第二投切電阻R2上均并聯有投切繼電器觸頭（32，33），功率電阻R3為常設電阻，上述三個電阻與繼電器觸頭共同構成超級電容器組的充電電路；功率電阻R3與超級電容器組串聯的部分并聯有一個放電繼電器觸頭34，功率電阻R3與放電繼電器觸頭34共同構成超級電容器組的放電電路，功率電阻R3充當限流電阻。超級電容器組A的正端和直流母線的正端之間連接有一個正向功率二極管D，作為風電變槳備用電源系統的饋電支路。上面提到的繼電器（31，32，33，34）的線圈與比較電路C的各輸出端連接，比較電路C包括對應各繼電器觸頭的比較器，比較器的參考電壓根據需要設置。放大電路B的輸入端接在超級電容器組A正端，放大電路B輸出端連接比較電路C。

充電繼電器31的觸頭是充電開關，當需要充電時，首先要使該觸頭閉合。第一投切電阻R1的繼電器32觸頭，第二投切電阻R2的繼電器33觸頭，用來調節充電電流大小，觸頭閉合，對應的投切電阻被短路，充電電流便會增加。反之，觸頭斷開，對應的投切電阻接入充電電路，充電電流便會減小。放電繼電器34的觸頭是放電開關，當需要放電時，要使該觸頭閉合，而繼電器31觸頭斷開。這樣，超級電容器組A通過功率電阻R3進行放電。