一种发电系统的后备电源及其运行方法技术方案

本发明专利技术公开一种发电系统的后备电源，包括一个或多个并联的子电源，以及DC/DC变换器。其中，每个子电源包括一个或多个电池以提供直流电能；以及DC/DC变换器用于将子电源的直流电能转换成具有不同参数的直流电能，其中DC/DC变换器的输出端连接到后备电源的输出端。变换器的输出端连接到后备电源的输出端。变换器的输出端连接到后备电源的输出端。

【技术实现步骤摘要】
一种发电系统的后备电源及其运行方法


[0001]本专利技术涉及风力发电
，特别涉及一种发电系统的后备电源及其运行方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着各国对环境的重视度提高，清洁能源领域呈现出快速发展的趋势。清洁能源作为一种新型能源，与传统化石燃料相比具有分布广泛、可再生、环境污染小等优点。作为清洁能源的代表，风力发电机的应用日益增长。另外，由于近年来因新冠疫情等不可抗力对人员流动的限制，诸如风力发电机之类无需人员操作亦可长期运行的发电装置的优势愈发凸显。
[0003]诸如风力发电机(或简称风机)之类的发电机具有许多需要供电的重要部件，例如变桨轴承、偏航轴承和控制电路等。这些重要部件的稳定供电直接决定了风机的正常运行和运行安全性。通常，这些部件通过交流电网来供电。但是在交流电网发生故障时，必须由后备电源对这些部件进行供电。然而，目前的后备电源难以适应用电负载的较大功率变化。另外，诸如风力发电机、水力发电机和太阳能电池之类的发电机在正常运行中，受自然条件的影响，功率波动较大，这会对其负载造成负面影响。

技术实现思路

[0004]基于现有技术中的部分或全部问题，本专利技术一方面提供一种可靠性高且能适应发电机等发电功率变化大、以及在极端条件下、尤其是电网掉电时的用电要求的后备电源，以较好地补偿发电系统的发电功率波动，并能在电网掉电时提供电能。一种发电系统的后备电源，包括：
[0005]一个或多个子电源，其包括一个或多个电池以提供直流电能；以及
[0006]DC/DC变换器，其被配置为将子电源的直流电能转换成具有不同参数的直流电能，其中DC/DC变换器的输出端连接到后备电源的输出端。
[0007]进一步地，所述后备电源还包括：
[0008]第一开关，所述DC/DC变换器的输出端通过所述第一开关连接到后备电源的输出端。
[0009]进一步地，所述DC/DC变换器为双向DC/DC变换器。
[0010]进一步地，所述后备电源还包括变频器，包括：
[0011]整流模块，其输入端与交流电网连接，用于将交流电能转换为直流电能；
[0012]滤波模块，其输入端与所述整流模块的输出端连接；以及
[0013]逆变模块，其输入端与所述滤波模块的输出端连接，用于将直流电能转换为交流电能。
[0014]进一步地，所述后备电源还包括第二开关，交流电网通过所述第二开关连接至所述整流模块的输入端。
[0015]进一步地，所述第一开关和/或第二开关包括下列各项之一：功率开关、断路器、接触器、以及继电器。
[0016]进一步地，所述逆变模块包括一个或多个DC/AC转换器，所述一个或多个DC/AC转换器的输出连接至控制系统和/或负载。
[0017]进一步地，所述后备电源还包括控制器，其用于：
[0018]在检测到通过第二开关接入的交流电网的电压低于电压阈值时，闭合第一开关，以接入子电源，所述DC/DC变换器正向工作，使得所述子电源放电。
[0019]进一步地，所述控制器还用于：
[0020]在检测到通过第二开关接入的交流电网的电压高于电压阈值且所述子电源的电量低于电量阈值时，闭合第一开关，DC/DC变换器反向工作，使得从交流电网给子电源充电。
[0021]本专利技术另一方面还提供一种如前所述后备电源的运行方法，包括：
[0022]确定通过第二开关接入的交流电网的电网电压；
[0023]在所述电网电压低于电压阈值时，闭合第一开关以接入子电源，使得由子电源供电；以及
[0024]在所述电网电压高于电压阈值且子电源的电量低于电量阈值时，闭合第一开关，其中DC/DC变换器反向工作，使得从交流电网给子电源充电。
[0025]此外，本专利技术还涉及一种风力发电机，其具有根据本专利技术的后备电源，其中连接在后备电源的输出端处的负载包括下列各项中的一个或多个：偏航轴承、变桨轴承、以及控制电路。其它负载也是可设想的。例如，在光伏设备的情况下，所述负载可以是光伏控制电路、或者光伏设备中的有源器件等等。
[0026]在本专利技术的范围内，术语“交流电能”涵盖了交流电流、交流电压和交流功率，并且术语“直流电能”涵盖了直流电流、直流电压和直流功率。
[0027]本专利技术至少具有如下有益效果：本专利技术人通过研究发现，诸如燃料电池之类的直流备用电源具有较高的响应速度、并联扩容能力和高的功率密度，因此，在负载功率要求较高时，可采用其作为直流后备电源来为负载提供电能以提供峰值功率。另外，本专利技术通过合理设置电路结构，使得在后备电源在不使用时能够从交流电网充电，由此实现后备电源的随时可用性。此外，专利技术人还令人意想不到地发现，通过本专利技术的电路设置，负载是通过变换器(整流器、逆变器)连接到交流电网的，这样一来，将负载与前级电网变压器彼此隔离，使得用电单元、即负载经变换器变换以后再连接在直流母线上，由此提高备用电源的系统效率，降低了运维成本与硬件投入。
附图说明
[0028]为进一步阐明本专利技术的各实施例的以上和其它优点和特征，将参考附图来呈现本专利技术的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本专利技术的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。
[0029]图1示出了本专利技术的所应用于的风力发电机的结构示意图；
[0030]图2示出本专利技术一个实施例的一种发电系统的后备电源的结构示意图；以及
[0031]图3示出本专利技术一个实施例的一种发电系统的后备电源的运行方法的流程示意
图。
具体实施方式
[0032]以下的描述中，参考各实施例对本专利技术进行描述。然而，本领域的技术人员将认识到可在没有一个或多个特定细节的情况下或者与其它替换和/或附加方法、材料或组件一起实施各实施例。在其它情形中，未示出或未详细描述公知的结构、材料或操作以免模糊本专利技术的专利技术点。类似地，为了解释的目的，阐述了特定数量、材料和配置，以便提供对本专利技术的实施例的全面理解。然而，本专利技术并不限于这些特定细节。此外，应理解附图中示出的各实施例是说明性表示且不一定按正确比例绘制。
[0033]在本说明书中，对“一个实施例”或“该实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本专利技术的至少一个实施例中。在本说明书各处中出现的短语“在一个实施例中”并不一定全部指代同一实施例。
[0034]在本专利技术中，除非特别指出，“布置在
…
上”、“布置在
…
上方”以及“布置在
…
之上”并未排除二者之间存在中间物的情况。此外，“布置在
…
上或上方”仅仅表示两个部件之间的相对位置关系，而在一定情况下、如在颠倒产品方向后，也可以转换为“布置在
…
下或下方”，反之亦然。
[0035]在本专利技术中，除非特别指出，量词“一个”、“一”并未排除多个元素的场景。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种发电系统的后备电源，其特征在于，包括：一个或多个并联的子电源，其中每个子电源包括一个或多个电池以提供直流电能；以及DC/DC变换器，其被配置为能够将子电源的直流电能转换成具有不同参数的直流电能，其中DC/DC变换器的输出端连接到后备电源的输出端。2.如权利要求1所述的后备电源，其特征在于，还包括：第一开关，所述DC/DC变换器的输出端通过所述第一开关连接到后备电源的输出端。3.如权利要求2所述的后备电源，其特征在于，所述DC/DC变换器为双向DC/DC变换器。4.如权利要求2所述的后备电源，其特征在于，还包括变频器，其包括：整流模块，其输入端与交流电网连接，且被配置为能够将交流电能转换为直流电能；滤波模块，其输入端与所述整流模块的输出端连接；以及逆变模块，其输入端与所述滤波模块的输出端连接，且被配置为能够将直流电能转换为交流电能。5.如权利要求4所述的后备电源，其特征在于，还包括第二开关，交流电网通过所述第二开关连接至所述整流模块的输入端。6.如权利要求5所述的后备电源，其特征在于，所述第一开关和/或第二开关包括下列各项之一：功...

【专利技术属性】
技术研发人员：张忻庾，温进，徐其惠，胡子晨，顾伟，
申请(专利权)人：远景能源有限公司，
类型：发明
国别省市：