[實用新型]一種風力發(fā)電機組變槳備用電源系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020297665.0
• 申請日: 2010-08-19
• 公開（公告）號: CN201893599U
• 公開（公告）日: 2011-07-06
• 發(fā)明（設(shè)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(quán)）人: 許繼集團有限公司;許繼電氣股份有限公司
• 主分類號: H02J9/00
• 分類號: H02J9/00;H02J15/00
• 代理公司: 鄭州睿信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41119
• 代理人: 陳浩;馬儀成

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種風力發(fā)電變槳系統(tǒng)備用電源充放電系統(tǒng)。

背景技術(shù)

變槳系統(tǒng)又稱變槳距系統(tǒng)，是指通過控制技術(shù)改變?nèi)~片槳距角以提高風能效率和獲得最佳能量輸出的系統(tǒng)。電網(wǎng)電壓是變槳距系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關(guān)鍵，而電網(wǎng)電壓會發(fā)生掉電、跌落等現(xiàn)象。為了防止來自電網(wǎng)的電壓掉電或跌落，變槳系統(tǒng)需要加裝備用電源。當電網(wǎng)電壓掉電時由備有電源給變槳距系統(tǒng)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(tǒng)穩(wěn)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(shù)成熟、可以大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)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(yōu)越性。

超級電容器優(yōu)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(tǒng)突然斷電時，在極短時間內(nèi)為系統(tǒng)提供能量；2）壽命長、免維護；3）工作溫度范圍寬，而且綠色環(huán)保；4）能夠安全放電，安裝簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，不易老化等。超級電容器的這些優(yōu)點使得它非常適合作為變槳系統(tǒng)后備電源儲能裝置。

當前，作為變槳系統(tǒng)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。公開號為CN101252290A的中國專利公開了一種采用包括：高頻開關(guān)器件、電解電容、電感、電壓電流傳感器等、信號采樣電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、控制電路、隔離驅(qū)動電路等電路元件的超級電容充放電電路，該電路拓撲結(jié)構(gòu)復雜、電路元件繁多，而且采用功率開關(guān)器件使控制電路更加復雜，如果電路設(shè)計不理想，容易引起開關(guān)器件損壞，因而實現(xiàn)起來比較困難。而如何設(shè)計一種充放電結(jié)構(gòu)簡單、控制靈活、高效的充放電控制系統(tǒng)成為當下急需解決的難題。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的是提供一種風力發(fā)電機組變槳備用電源系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中電路復雜，可靠性差以及充電效率低的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的一種方案是：一種風力發(fā)電機組變槳備用電源系統(tǒng)，所述充放電電路包括充電支路和放電支路，充電支路包括一個充電繼電器觸頭，與之串聯(lián)的至少一個常設(shè)電阻和至少一個可投切電阻，每個可投切電阻兩端均并接有對應(yīng)投切繼電器的觸頭，所述充電支路與超級電容器組串聯(lián)形成的電路接設(shè)在正負直流母線之間；放電支路由一個放電繼電器的觸頭與至少一個與之串聯(lián)的限流電阻構(gòu)成，放電支路接在超級電容器組兩端；所述充放電電路還包括一個設(shè)置在超級電容器組和直流母線之間的饋電支路。

該風電變槳備用電源系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)簡單，可靠性強，采用繼電器作為控制元件，不產(chǎn)生電磁干擾，功能齊全，對應(yīng)不同環(huán)境的移植性強。

所述充電支路的常設(shè)電阻與放電支路的續(xù)流電阻為同一個電阻。所述饋電支路由連接在超級電容器組正端與直流母線正極之間的二極管構(gòu)成。

附圖說明

圖1是本實用新型的電路原理圖；

圖2是充電流程圖；

圖3是充電過程電流電壓關(guān)系圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖進一步說明，風電變槳備用電源系統(tǒng)如圖1所示，直流正負母線之間依次串聯(lián)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(lián)有投切繼電器觸頭（32，33），功率電阻R3為常設(shè)電阻，上述三個電阻與繼電器觸頭共同構(gòu)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(lián)的部分并聯(lián)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(gòu)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(tǒng)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(yīng)各繼電器觸頭的比較器，比較器的參考電壓根據(jù)需要設(shè)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(guān)，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(diào)節(jié)充電電流大小，觸頭閉合，對應(yīng)的投切電阻被短路，充電電流便會增加。反之，觸頭斷開，對應(yīng)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(guān)，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。