一种风力发电机组变桨距系统的超级电容充电电路技术方案

一种风力发电机组变桨距系统的超级电容充电电路，其超级电容(C1)的正极经第一断路器(F1)、二极管模块(RA1)连接到变频器(A1)的直流母线正极端(R+/B+)。超级电容(C1)的负极经第一断路器(F1)接到变频器(A1)的直流母线负极端(B‑)。超级电容(C1)经第一断路器(F1)、第四断路器(F4)接到电压检测模块(EE1)的输入端。电压检测模块(EE1)的输出端接到变频器(A1)的模拟信号检测端。变频器(A1)的直流母线正极端(R+/B+)经电阻器(R1)接到充电模块(K1)的输入端。充电模块(K1)的输出端经第五断路器(F5)、二极管模块(RA1)、第一断路器(F1)接到超级电容(C1)的正极端。变频器(A1)的DO口接到充电模块(K1)的控制端。

A super capacitor charging circuit for variable pitch system of wind turbines

A supercapacitor charging circuit for a pitch converter system of wind turbines, in which the positive pole of the supercapacitor (C1) is connected to the positive pole of the DC bus of the frequency converter (A1) via a first circuit breaker (F1) and a diode module (RA1). The negative pole of the supercapacitor (C1) is connected through the first circuit breaker (F1) to the negative pole of the DC bus of the frequency converter (A1). The supercapacitor (C1) is connected to the input of the voltage detection module (EE1) via the first circuit breaker (F1) and the fourth circuit breaker (F4). The output of the voltage detection module (EE1) is connected to the analog signal detection terminal of the frequency converter (A1). The positive terminal (R+/B+) of the DC bus bar of the frequency converter (A1) is connected to the input of the charging module (K1) via a resistor (R1). The output of the charging module (K1) is connected to the positive and extreme of the supercapacitor (C1) via the fifth circuit breaker (F5), the diode module (RA1), and the first circuit breaker (F1). The DO port of the converter (A1) is connected to the control terminal of the charging module (K1).

【技术实现步骤摘要】
一种风力发电机组变桨距系统的超级电容充电电路
本技术涉及一种超级电容充电电路。
技术介绍
采用变桨距控制的风力发电机不但可以吸收更多的风能，调节风力发电机组功率，而且使风力机具有更好的起动和制动性能，保证风力机可靠运行。当风力发电机组或电网发生故障时，可以控制变桨距机构使叶片顺桨，从而使叶轮迅速制动；在风速高于安全运行风速时，可以使叶片处于顺桨状态，改善风力机组的受力状况，避免大风对风力机的损害。此外，若通过合适的变桨距控制，可以减小传递链上的机械振动，减小阵风对塔架的冲击以及对叶片的载荷，从而达到减小风机的疲劳度，延长风力机使用寿命的目的。风力发电机组交流变桨距系统一般由变频器、变桨电机、后备电源管理系统、配电系统等构成。当电网故障时，由后备电源提供能量给变频器驱动电机转动，使叶片顺桨。后备电源管理系统负责后备电源的充电管理、放电管理及后备电源的故障报警。后备电源一般由超级电容或蓄电池构成。现在常用的超级电容充电电路如图1所示。图1所示的超级电容充电电路包括变频器A1、超级电容C1、电压检测模块EE1、断路器F1、断路器F2、断路器F3、断路器F4、电阻器R1、二极管模块RA1，以及超级电容充电机TB1。超级电容C1的正极经断路器F1、二极管模块RA1接到变频器A1的直流母线正极端R+/B+。超级电容C1的负极经断路器F1接到变频器A1的直流母线负极端B-。超级电容C1经断路器F1、断路器F4接到电压检测模块EE1的输入端。电压检测模块EE1的输出端接到变频器A1的模拟信号检测端。电网L1相经断路器F2接到超级电容充电机TB1的输入端L。电网N接到超级电容充电机TB1的输入端N。超级电容充电机TB1的输出端经断路器F3、断路器F1接到超级电容C1。电阻器R1跨接在变频器A1的直流母线正极端R+/B+与变频器A1的端子R-之间。工作时断路器F1、F2、F3、F4为闭合状态，对工作电路起到保护作用。当电网上电时，由超级电容充电机TB1给超级电容C1充电。由电压检测模块EE1采集超级电容C1的电压，并反馈给变频器A1。当超级电容C1的电压超过限值时，变频器A1会报超级电容C1电压异常，并执行故障停机。当电网故障时，由超级电容C1给变频器A1提供能量，驱动电机转动，使叶片顺桨。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有的超级电容器充电电路的缺点，提供一种应用于风力发电机组变桨距系统的超级电容充电电路，本技术可以节省物料成本，节省安装空间。为达到上述目的，本技术采用以下技术方案：一种应用于风力发电机组变桨距系统的超级电容充电电路，包括变频器、超级电容、电压检测模块、第一断路器、第四断路器、第五断路器、充电模块、电阻器，以及二极管模块。所述的充电模块由IGBT与IGBT驱动电路构成。变频器的输入端连接交流电网的三相电。超级电容的正极经第一断路器、二极管模块接到变频器的直流母线正极端。超级电容的负极经第一断路器接到变频器的直流母线负极端。超级电容经第一断路器和第四断路器连接到电压检测模块的输入端。电压检测模块的输出端连接到变频器的模拟信号检测端。变频器的直流母线正极端经电阻器接到充电模块的输入端。充电模块的输出端经第五断路器、二极管模块连接到超级电容的正极端。变频器的DO口接到充电模块的控制端。工作时，第一断路器、第四断路器、第五断路器为闭合状态，对工作电路起到保护作用。当电网上电时，变频器上电工作；由电压检测模块采集超级电容的电压，并反馈给变频器；变频器根据采集的超级电容的电压，通过DO口发出脉冲信号，控制充电模块输出的平均电流，给超级电容充电。当超级电容的电压逐渐接近电压设定值时，逐渐减少充电电流；当超级电容充满电后，变频器停止输出脉冲信号，充电模块停止工作。当超级电容的电压下降到设定的下限值时，变频器输出脉冲信号，控制充电模块给超级电容充电；当变频器采集到的超级电容的电压超过报警限值时，变频器会报超级电容电压异常，并执行故障停机；当电网故障时，由超级电容给变频器提供能量，驱动电机转动，使叶片顺桨。附图说明图1一种常用风力发电机组变桨距系统的超级电容充电电路。图2本技术风力发电机组变桨距系统的超级电容充电电路。图中：A1变频器、C1超级电容、EE1电压检测模块、F1第一断路器、F3第三断路器、F4第四断路器、F5第五断路器、K1充电模块、R1电阻器、RA1二极管模块、TB1超级电容充电机。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术做进一步说明。如图2所示，本技术充电电路包括变频器A1、超级电容C1、电压检测模块EE1、第一断路器F1、第四断路器F4、第五断路器F5、充电模块K1、电阻器R1、二极管模块RA1。充电模块K1由IGBT与IGBT驱动电路构成，IGBT与IGBT驱动电路连接。如图2所示，变频器A1的输入端连接到交流电网。超级电容C1的正极经断路器F1、二极管模块RA1连接到变频器A1的直流母线正极端R+/B+。超级电容C1的负极经第一断路器F1接到变频器A1的直流母线负极端B-。超级电容C1经第一断路器F1、第四断路器F4接到电压检测模块EE1的输入端。电压检测模块EE1的输出端接到变频器A1的模拟信号检测端。变频器A1的直流母线正极端R+/B+经电阻器R1接到充电模块K1的输入端。充电模块K1的输出端经第五断路器F5、二极管模块RA1、第一断路器F1接到超级电容C1的正极端。变频器A1的DO口接到充电模块K1的控制端。工作时第一断路器F1、第四断路器F4、第五断路器F5为闭合状态，对工作电路起到保护作用。当电网上电时，变频器A1上电工作。由电压检测模块EE1采集超级电容C1的电压，并反馈给变频器A1。变频器A1根据采集的超级电容C1的电压，通过DO口发出脉冲信号，控制充电模块K1输出的平均电流，给超级电容C1充电。当超级电容C1的电压逐渐接近电压设定值时，逐渐减少充电电流。当超级电容C1充满电后，变频器A1停止输出脉冲信号，充电模块K1停止工作。当超级电容C1的电压下降到设定的下限值时，变频器A1输出脉冲信号，控制充电模块K1给超级电容C1充电。当变频器A1采集到的超级电容C1的电压超过报警限值时，变频器A1会报超级电容C1电压异常，并执行故障停机。当电网故障时，由超级电容C1给变频器A1提供能量，驱动电机转动，使叶片顺桨。驱动器A1通过控制DO口输出脉冲信号的占空比D控制充电模块K1输出的平均电流。占空比D通过驱动器A1的母线电压Ubus,采集的超级电容的电压Uc,以及电阻器R1的阻值R计算得出。充电模块K1输出的最大充电电流Imax由电阻器R1耐受的功率P以及阻值R确定，脉冲信号的占空比Dn每秒调整一次，Ucn为第n秒采集的超级电容的电压，Ubusn为第n秒采集的驱动器母线的电压，In第n秒输出的电流。占空比为：当超级电容C1的电压Ucn逐渐接近电压设定值时，逐渐减小充电电流In。本技术可以降低风力发电机组变桨距系统超级电容充电电路的物料成本。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风力发电机组变桨距系统的超级电容充电电路，其特征在于，所述的超级电容充电电路包括变频器(A1)、超级电容(C1)、电压检测模块(EE1)、第一断路器(F1)、第四断路器(F4)、第五断路器(F5)、充电模块(K1)、电阻器(R1)，以及二极管模块(RA1)；所述的充电模块(K1)由IGBT与IGBT驱动电路构成；变频器(A1)的输入端连接交流电网的三相电；超级电容(C1)的正极经第一断路器(F1)和二极管模块(RA1)连接到变频器(A1)的直流母线正极端(R+/B+)；超级电容(C1)的负极经第一断路器(F1)接到变频器(A1)的直流母线负极端(B‑)；超级电容(C1)经第一断路器(F1)和第四断路器(F4)连接到电压检测模块(EE1)的输入端；电压检测模块(EE1)的输出端连接到变频器(A1)的模拟信号检测端；变频器(A1)的直流母线正极端(R+/B+)经电阻器(R1)接到充电模块(K1)的输入端；充电模块(K1)的输出端经第五断路器(F5)、二极管模块(RA1)和第一断路器(F1)接到超级电容(C1)的正极端；变频器(A1)的DO口接到充电模块(K1)的控制端。

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机组变桨距系统的超级电容充电电路，其特征在于，所述的超级电容充电电路包括变频器(A1)、超级电容(C1)、电压检测模块(EE1)、第一断路器(F1)、第四断路器(F4)、第五断路器(F5)、充电模块(K1)、电阻器(R1)，以及二极管模块(RA1)；所述的充电模块(K1)由IGBT与IGBT驱动电路构成；变频器(A1)的输入端连接交流电网的三相电；超级电容(C1)的正极经第一断路器(F1)和二极管模块(RA1)连接到变频器(A1)的直流母线正极端(R+/B+)；超级电容(C1)的负极经第一断路器(F1)接到变频器(A1)的直流母线负极端(B-)；超级电容(C1)经第一断路器(F1)和第四断路器(F4)连接到电压检测模块(EE1)的输入端；电压检测模块(EE1)的输出端连接到变频器(A1)的模拟信号检测端；变频器(A1)的直流母线正极端(R+/B+)经电阻器(R1)接到充电模块(K1)的输入端；充电模块(K1)的输出端经第五断路器(F5)、二极管模块(RA1)和第一断路器(F1)接到超级电容(C1)的正极端；变频器...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亚非，
申请(专利权)人：科诺伟业风能设备北京有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11