[發明專利]一種風電變槳系統輔助混合電池和充放電方法

有效

• 申請號: 201310340707.2
• 申請日: 2013-08-06
• 公開（公告）號: CN103441539A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 李泰;曾慶軍;侯小燕;李春華;王玉龍;王偉然;趙黎
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J15/00;H01M10/44;H02J7/06
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及一種風電變槳系統輔助混合電池和充放電方法，屬于風電設備控制技術領域。

背景技術

隨著能源危機和環境污染問題的日益嚴重，風能作為一種清潔可再生能源受到世界各國高度重視。風力發電技術逐步成熟和完善，已經在很多方面得到普及和應用。為了保障風力發電機輸出電能平滑并網，變槳距技術在風力發電上得到應用，變槳裝置重要程度日益增加。

在風電變槳系統中，為了保證電網斷電時變槳系統能緊急順槳和電壓波動時變槳系統能夠正常工作，變槳系統必須有自身輔助電源。傳統風電變槳系統多采用鉛酸蓄電池作為備用電源，近年來超級電容和鋰動力電池在風電變槳系統儲能裝置中得到應用。傳統的鉛酸蓄電池顯然存在很多缺陷：使用壽命短、充電時間長以及會對環境造成污染等。超級電容作為一種新型儲能元件，有著功率密度高、充放電時間短、循環壽命長、工作溫度范圍寬等優點，但其成本較高；鋰電池作為一種新型電池，具有重量輕，壽命長、綠色環保等優點，且相對超級電容而言成本較低，但其安全性較差，容易發生爆炸，而且充放電過程中容易出現過充過放，需要安全保護電路。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種能量密度提高、功率輸出大、使用壽長、經濟成本低以及安全可靠性高的風電變槳系統輔助混合電池和充放電方法。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種風電變槳系統輔助混合電池，包括混合電池本體、為所述混合電池本體充電的混合電源充電系統和至少一個二極管，所述混合電池本體由鋰動力電池組和DC/DC變換器A串聯的支路與超級電容組和DC/DC變換器B串聯的支路并聯組成，所述二極管與混合電池本體串聯接于為風電變槳系統供電的直流電源母線上。

所述鋰動力電池組由2個鋰動力電池串聯模塊并聯組成，每個鋰動力電池串聯模塊由20個電池塊串聯而成，每個電池塊為11V，每個電池塊由3個特性為3.7V/7.5Ah的錳酸鋰動力電池串聯組成。

所述鋰動力電池組特性為220V/15Ah。

所述超級電容組由15個特性為16V/58F的超級電容模塊串聯組成。

所述混合電源充電系統包括整流電路和DC/DC變換控制模塊，DC/DC變換控制模塊包括DC/DC變換控制模塊A和DC/DC變換控制模塊B，所述整流電路與混合電池本體并聯，DC/DC變換控制模塊A為DC/DC變換器A提供控制信號，DC/DC變換控制模塊B為DC/DC變換器B提供控制信號。

所述整流電路采用橋式整流電路或者采用晶閘管控制的整流方式。

所述DC/DC變換控制模塊是兩個DC/DC電壓電流雙閉環控制系統。

所述DC/DC電壓電流雙閉環控制系統中，整流輸出電壓參考值與其測量值之差經過PI調節，得到儲能系統輸出電流參考值，儲能系統輸出電流參考值和其輸出電流測量值之差經過PI調節，再經開關控制器，輸出控制信號作為DC/DC變換器的開關導通信號。

所述DC/DC變換器A和B都是兩個Boost‐Buck變換電路，由Boost變換器與Buck變換器組成,；當對混合電池進行充電時，Boost‐Buck變換電路輸入輸出電壓關系為：當混合電池放電時，Boost‐Buck變換電路輸入輸出電壓關系為：VoVin=1-dd(0<d<1),]]>其中d=tonT,]]>即為開關導通占空比。

風電變槳系統輔助混合電池的充放電方法如下：