[實用新型]一種變槳系統后備電源的接入電路結構

有效

• 申請號: 201520731392.9
• 申請日: 2015-09-21
• 公開（公告）號: CN204967407U
• 公開（公告）日: 2016-01-13
• 發明（設計）人: 劉行中;所旭;張春朋;莫昕;梁媛媛;劉志祥;譚江榮;廖麟龍
• 申請（專利權）人: 重慶科凱前衛風電設備有限責任公司
• 主分類號: H02J9/00
• 分類號: H02J9/00;H02M3/156
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 李明;梁展湖

技術領域

本實用新型屬于風力發電機組上的變槳系統領域，具體涉及一種變槳系統后備電源的接入電路結構。

背景技術

風力發電機組是一種能夠利用清潔的且可再生的風能來發電的裝置。變槳系統是風力發電機組上的重要組成部分之一，變槳系統通過控制葉片的角度來控制風輪的轉速，進而控制風機的輸出功率，且變槳系統還能夠旋轉葉片使其至順漿位置（葉片寬度方向與風向平行），從而使風機安全停機。

在風力發電機組的使用過程中，需要在電網掉電后將葉片角度調節到順槳位置以保證機組安全，因此變槳系統中設置有變槳系統后備電源，并利用該變槳系統后備電源在電網掉電期間為變槳驅動器提供電源使其驅動變槳電機旋轉葉片至順槳位置以確保風機安全。

在現有技術中變槳系統后備電源的接入電路結構（如圖1所示）中，其變槳系統后備電源1電連接在變槳驅動器3中的AC/DC模塊31與DC/AC模塊32之間的兩直流母線2上，即變槳系統后備電源直接并聯接到變槳驅動器560VDC直流母線上，變槳系統后備電源的輸出額定電壓為560VDC。但該變槳系統后備電源接入電路結構卻存有如下不足之處：

1、后備電源所在的回路電壓較高（560VDC），導致維護后備電源時存有較大的安全隱患。

2、后備電源放電過程中電壓降低，當電壓降低到一定程度時，無法保證電路正常工作，即使后備電源中儲備的電能未用完，變槳系統也必須得停止工作，這就導致后備電源的儲能不能充分利用，為確保系統正常工作，必須加大后備電源容量（會導致后備電源的重量和體積增加并增加后備電源安放處的空間和支承強度，從而增加系統整體結構的設計制造成本）。

3、后備電源放電過程中電壓降低，還將導致變槳驅動器直流母線電壓降低，變槳驅動器輸出電流減小，從而使變槳電機輸出轉矩降低，降低了變槳系統的工作可靠性。

故申請人考慮設計一種使用起來能夠更為安全，輸出更加穩定的變槳系統后備電源的接入電路結構。

實用新型內容

針對上述現有技術的不足，本實用新型所要解決的技術問題是：如何提供一種使用起來能夠更為安全，輸出更加穩定的變槳系統后備電源的接入電路結構。

為了解決上述技術問題，本實用新型采用了如下的技術方案：

一種變槳系統后備電源的接入電路結構，后備電源電連接在用于驅動變槳電機的變槳驅動器中的直流母線上；所述后備電源的額定輸出電壓為100VDC-350VDC；還包括可調電壓模塊，所述可調電壓模塊包括IGBT模塊、IGBT驅動電路、IGBT驅動隔離電源、控制器以及電抗器；

所述IGBT模塊包括第一IGBT管和第二IGBT管，所述第一IGBT管的發射極與第二IGBT管的集電極電連接；

所述后備電源的正極端與所述第一IGBT管的發射極電連接并構成輸入支路；所述電抗器串聯接在所述輸入支路上；

所述IGBT驅動電路與所述第二IGBT管的門極驅動連接；

所述IGBT驅動電路還分別與所述IGBT驅動隔離電源和控制器相連接。

本實用新型變槳系統后備電源的接入電路結構的電路工作原理為：來自控制器的PWM信號經IGBT驅動電路放大后驅動IGBT模塊中的第二IGBT管工作（導通和關斷）。

第二IGBT管導通期間，第一IGBT管并聯二極管截止變槳后備電源電流通過電抗器和IGBT模塊中的第二IGBT管形成回路，并能夠在電抗器上儲存電能；

第二IGBT管關斷期間，電抗器釋放能量，第一IGBT管中的并聯二極管導通并與直流母線形成回路。電抗器感應電壓與后備電源電壓（設為Uin）疊加后給直流母線充電，輸出至直流母線的電壓（設為Uout），并通過控制第二IGBT管的導通/關斷的時間比例，來控制直流母線電壓的大小：輸入輸出電壓關系為：Uout/Uin=1/1-D，其中D為控制器發出的PWM脈沖的占空比，故調節占空比的大小即提升并調節輸出電壓，并能夠給變槳驅動器維持穩定的輸出電壓來供電，使變槳電機可靠工作；當輸出電壓穩定后，這樣就能夠對后備電源中所儲存的電能進行充分的使用，大大提高了后備電源的利用效率。同時，后備電源電壓由現有技術的的輸出額定電壓為560VDC，到本實用新型中采用100VDC-350VDC額定電壓的后備電源，電壓等級大大降低，這樣也顯著增加了后備電源維護的安全性。

作為優選，所述控制器還與能夠采集所述變槳驅動器中的直流母線的電壓表信號連接。

實施上述改進后，控制器即能夠實時測得直流母線上的輸出電壓，從而控制PWM脈沖的占空比，來對控制并維持穩定的輸出至直流母線的電壓。