[發明專利]風力發電系統儲能和卸荷裝置及其控制方法

有效

• 申請號: 201110449402.6
• 申請日: 2011-12-29
• 公開（公告）號: CN102437586A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 左彬
• 申請（專利權）人: 欣達重工股份有限公司
• 主分類號: H02J3/28
• 分類號: H02J3/28;H02J7/00
• 代理公司: 寧波市鄞州甬致專利代理事務所(普通合伙) 33228
• 代理人: 代忠炯

1.一種風力發電系統儲能和卸荷裝置，包括蓄電池組（1）及數字信號處理器（2）；其特征在于：還包括實現電流可逆的斬波電路（3）、用于檢測流入流出裝置的電能大小的檢測電路Ⅰ（4）、用于檢測蓄電池充放電的電能大小的檢測電路Ⅱ（5）、功率驅動電路（6）及脈沖充電與卸荷電路；所述的斬波電路（3）連接在風力發電系統直流母線（8）與蓄電池組（1）之間；所述的檢測電路Ⅰ（4）的一端連接在風力發電系統直流母線（8）與斬波電路（3）之間，所述的檢測電路Ⅰ（4）的另一端與數字信號處理器（2）連接；所述的檢測電路Ⅱ（5）的一端連接在斬波電路（3）與蓄電池組（1）之間，所述的檢測電路Ⅱ（5）的另一端與數字信號處理器（2）連接；所述的功率驅動電路（6）與數字信號處理器（2）連接，所述的功率驅動電路（6）還與斬波電路（3）和脈沖充電與卸荷電路（7）連接，所述的脈沖充電與卸荷電路（7）與斬波電路（3）連接。

2.根據權利要求1所述的風力發電系統儲能和卸荷裝置，其特征在于：所述的斬波電路（3）包括絕緣柵雙極晶體管Ⅰ（3.1）、絕緣柵雙極晶體管Ⅱ（3.2）、二極管Ⅰ（3.3）、二極管Ⅱ（3.4）及電感（3.5）；所述的絕緣柵雙極晶體管Ⅰ（3.1）的集電極與風力發電系統直流母線（8）的正極連接，所述的絕緣柵雙極晶體管Ⅰ（3.1）的發射極與絕緣柵雙極晶體管Ⅱ（3.2）的集電極連接，所述的絕緣柵雙極晶體管Ⅱ（3.2）的發射極與風力發電系統直流母線（8）的負極連接，所述的絕緣柵雙極晶體管Ⅰ（3.1）的基極和絕緣柵雙極晶體管Ⅱ（3.2）的基極均與功率驅動電路（6）連接；所述的二極管Ⅰ（3.3）并聯在絕緣柵雙極晶體管Ⅱ（3.2）的集電極和發射極之間，二極管Ⅱ（3.4）并聯在絕緣柵雙極晶體管Ⅰ（3.1）的集電極和發射極之間；所述的蓄電池組（1）連接在絕緣柵雙極晶體管Ⅰ（3.1）的發射極與絕緣柵雙極晶體管Ⅱ（3.2）的集電極之間。

3.根據權利要求1或2所述的風力發電系統儲能和卸荷裝置，其特征在于：所述的脈沖充電與卸荷電路（7）包括卸荷電阻箱（7.1）和絕緣柵雙極晶體管Ⅲ（7.2）；所述的卸荷電阻箱（7.1）的一端連接在斬波電路（3）與蓄電池組（1）之間，所述的卸荷電阻箱（7.1）的另一端與絕緣柵雙極晶體管Ⅲ（7.2）集電極連接；絕緣柵雙極晶體管Ⅲ（7.2）的基極與所述的功率驅動電路（6）連接，所述的絕緣柵雙極晶體管Ⅲ（7.2）的發射極與斬波電路（3）連接。

4.根據權利要求3的風力發電系統儲能和卸荷裝置，其特征在于：檢測電路Ⅰ（4）包括電壓檢測Ⅰ（4.1）和電流檢測Ⅰ（4.2）；所述的電壓檢測Ⅰ（4.1）的一端和電流檢測Ⅰ（4.2）的一端均連接在風力發電系統直流母線（8）與斬波電路（3）之間，所述的電壓檢測Ⅰ（4.1）的另一端和電流檢測Ⅰ（4.2）的另一端均與數字信號處理器（2）連接。

5.根據權利要求4的風力發電系統儲能和卸荷裝置，其特征在于：檢測電路Ⅱ（5）包括電壓檢測Ⅱ（5.1）和電流檢測Ⅱ（5.2）；所述的電壓檢測Ⅱ（5.1）的一端和電流檢測Ⅱ（5.2）的一端均連接在斬波電路（3）與蓄電池組（1）之間，所述的電壓檢測Ⅱ（5.1）的另一端和電流檢測Ⅱ（5.2）的另一端均與數字信號處理器（2）連接。

6.一種風力發電系統儲能和卸荷裝置的控制方法，其特征在于：

（1）、風力發電系統儲能和卸荷裝置在充電時，風力發電系統直流母線的直流電經過斬波電路的絕緣柵雙極晶體管Ⅰ和電感到達蓄電池組，通過脈沖充電與卸荷電路實現對蓄電池的脈沖充電以及對風力發電系統直流母線的多余能量的卸荷；數字信號處理器通過功率驅動電路分別控制絕緣柵雙極晶體管Ⅰ和絕緣柵雙極晶體管Ⅲ的導通占空比；電壓檢測Ⅰ檢測風力發電系統直流母線流入裝置的電壓并將檢測到的信號傳輸給數字信號處理器；電流檢測Ⅰ檢測風力發電系統直流母線流入裝置的電流并將檢測到的信號傳輸給數字信號處理器；電壓檢測Ⅱ檢測蓄電池充電的電壓并將檢測到的信號傳輸給數字信號處理器，電流檢測Ⅱ檢測蓄電池充電的電流并將檢測到的信號傳輸給數字信號處理器；

①、當電壓檢測Ⅰ檢測到的電壓大于設定值時，數字信號處理器通過功率驅動電路增大絕緣柵雙極晶體管Ⅰ的導通占空比，使風力發電系統直流母線上的電壓等于所述的電壓設定值，以使風力發電系統發出的電能全部流入到裝置中；

②、當電壓檢測Ⅱ檢測到的電壓大于蓄電池的浮充電壓或電流檢測Ⅱ檢測到的電流大于蓄電池的最大電流值時，數字信號處理器通過功率驅動電路增大絕緣柵雙極晶體管Ⅲ的導通占空比，使多余的電能在卸荷電阻箱中卸掉；由于是脈沖充電，每個充電周期分為充電時間和放電時間，在充電時間中，數字信號處理器通過功率驅動電路控制絕緣柵雙極晶體管Ⅲ的導通占空比，使電壓檢測Ⅱ檢測到的電壓不大于蓄電池組的浮充電壓且電流檢測Ⅱ檢測到的電流不大于蓄電池的最大電流值，從而在充電時間時使風力發電系統發出的電能盡可能地全部充入到蓄電池組中；在放電時間時，數字信號處理器通過功率驅動電路增大絕緣柵雙極晶體管Ⅲ的導通占空比，將風力發電系統發出的電能和蓄電池放出的電能一并在卸荷電阻箱中消耗掉；

（2）、風力發電系統儲能和卸荷裝置在放電時，蓄電池內的電能經過斬波電路的電感和二極管Ⅱ回饋到風力發電直流母線；數字信號處理器通過功率驅動電路控制絕緣柵雙極晶體管Ⅱ的導通占空比；電壓檢測Ⅰ檢測風力發電系統直流母線流出裝置的電壓并將檢測到的信號傳輸給數字信號處理器；電流檢測Ⅰ檢測風力發電系統直流母線流出裝置的電流并將檢測到的信號傳輸給數字信號處理器；電壓檢測Ⅱ檢測蓄電池放電的電壓并將檢測到的信號傳輸給數字信號處理器，電流檢測Ⅱ檢測蓄電池放電的電流并將檢測到的信號傳輸給數字信號處理器；

當電壓檢測Ⅰ檢測到的電壓小于設定值時，數字信號處理器啟動絕緣柵雙極晶體管Ⅱ，裝置處于電能流出狀態；當檢測電路Ⅱ檢測到的電流小于蓄電池組最大放電電流時，風力發電系統儲能和卸荷裝置通過數字信號處理器調節絕緣柵雙極晶體管Ⅱ的導通占空比的大小使電壓檢測Ⅰ檢測到的電壓等于設定值；當檢測電路Ⅱ檢測到的電流大于蓄電池組最大放電電流時，風力發電系統儲能和卸荷裝置通過數字信號處理器調節絕緣柵雙極晶體管Ⅱ的導通占空比的大小維持檢測電路Ⅱ檢測到的電流等于蓄電池組的最大放電電流；當檢測電路Ⅱ檢測到的電能為蓄電池組的極限電量時，數字信號處理器控制裝置不流出電能。