具有绝缘监测的后备电源充放电系统及风电变桨驱动器技术方案

本发明专利技术公开了一种具有绝缘监测的后备电源充放电系统及风电变桨驱动器,后备电源充放电系统包括：平衡准谐振降压变换单元及相平衡检测单元；平衡准谐振降压变换单元电性连接于风电变桨驱动器的内部直流母线及后备电源系统，平衡准谐振降压变换单元从内部直流母线取电对后备电源系统进行充电，同时根据后备电源系统的实时电压值调节充电模式；相平衡检测单元实时对后备电源系统进行绝缘监测，若后备电源系统存在绝缘故障时则输出关断信号至平衡准谐振降压变换单元中断充电，通过本发明专利技术保证了后备电源系统安全可靠运行以及变桨驱动器不在后备电源系统故障状态下充放电。不在后备电源系统故障状态下充放电。不在后备电源系统故障状态下充放电。

【技术实现步骤摘要】
具有绝缘监测的后备电源充放电系统及风电变桨驱动器


[0001]本专利技术涉及变桨驱动器
，具体地说，尤其涉及一种具有绝缘监测功能的后备电源充放电系统及风电变桨驱动器。

技术介绍

[0002]风机变桨系统通过控制叶片的角度来控制风轮的转速，进而控制风机的输出功率，并能够通过空气动力制动的方式使风机安全停机,变桨系统有时需要由备用电源供电进行变桨操作(例如变桨系统的主电源供电失效后)，变桨系统必须配备备用电源确保机组发生严重故障或重大事故的情况下可以安全停机(叶片顺桨到91度限位位置)。
[0003]变桨系统后备电源作为风机故障收桨的最后一道保障，在变桨领域起着至关重要的作用，因此，风电变桨驱动器需要具备后备电源的充放电功能以及后备电源的绝缘监测功能，作为变桨系统的执行单元
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变桨驱动器，高功率密度、集成化是目前变桨驱动器一种主流发展趋势。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术提供一种具有绝缘监测的后备电源充放电系统，其中，用于风电变桨驱动器，所述后备电源充放电系统包括：
[0005]平衡准谐振降压变换单元，电性连接于风电变桨驱动器的内部直流母线及后备电源系统，所述平衡准谐振降压变换单元从所述内部直流母线取电对所述后备电源系统进行充电，同时根据所述后备电源系统的实时电压值调节充电模式；
[0006]相平衡检测单元，电性连接于所述平衡准谐振降压变换单元及所述后备电源系统，所述相平衡检测单元实时对所述后备电源系统进行绝缘监测，若所述后备电源系统存在绝缘故障时则输出关断信号至所述平衡准谐振降压变换单元中断充电。
[0007]上述的后备电源充放电系统，其中，所述平衡准谐振降压变换单元包括：
[0008]控制模块，根据预设充电电压值与实际电压值输出控制信号；
[0009]功率模块，根据所述控制信号对所述后备电源系统进行充电。
[0010]上述的后备电源充放电系统，其中，所述控制模块包括：
[0011]电压比较器，将所述预设充电电压值与所述实际电压值进行比较后输出第一电压信号；
[0012]电压控制器，对所述第一电压信号进行PID调节获得第一电流信号；
[0013]电流比较器，将所述第一电流信号与实际充电电流值进行比较后输出第二电流信号；
[0014]电流控制器，对所述第二电流信号进行PID调节获得第二电压信号；
[0015]PWM脉冲调制器，对所述第二电压信号进行处理获得所述控制信号并输出至所述功率模块。
[0016]上述的后备电源充放电系统，其中，所述功率模块包括：
[0017]第一电感和第二电感，其第一端电性连接于所述内部直流母线上的共模电感，所述第一电感和所述第二电感的第二端电性连接于输出侧共模电感的第二端，所述输出侧共模电感的第二端电性连接于所述后备电源系统；
[0018]第一电容，其两端分别电性连接于所述第一电感和所述第二电感的第二端；
[0019]第一场效应晶体管，其漏极电性连接于所述第一电感的第二端，所述第一场效应晶体管的源极电性连接于第三电感L3的第一端，所述第三电感L3的第二端电性连接于所述输出侧共模电感的第一端；
[0020]第二场效应晶体管，其源极电性连接于所述第二电感的第二端，所述第一场效应晶体管的源极电性通过第三二极管D3电性连接于所述第二场效应晶体管的漏极，所述第二场效应晶体管的漏极电性连接于第四电感L4的第一端，所述第四电感L4的第二端电性连接于所述输出侧共模电感L5的第一端；
[0021]第二电容C2，其两端分别连接于所述第三电感及所述第四电感的第二端；
[0022]第三电容和第四电容，所述第三电容的一端电性连接于所述第一场效应晶体管的漏极，所述第三电容的另一端电性连接于所述第三电感的第二端，所述第四电容的一端电性连接于所述第二场效应晶体管的源极，所述第四电容的另一端电性连接于所述第四电感的第二端；
[0023]其中，通过所述控制信号控制所述第一场效应晶体管及所述第二场效应晶体管动作完成对所述后备电源系统的充电。
[0024]上述的后备电源充放电系统，其中，所述相平衡检测单元包括：
[0025]采样模块，采集所述后备电源的中点电压及所述直流母线的中点电压；
[0026]分压模块，对所述后备电源的中点电压及所述直流母线的中点电压进行分压处理；
[0027]比较模块，将经分压处理后的所述后备电源的中点电压及所述直流母线的中点电压比较后输出所述关断信号，所述PWM脉冲调制器根据所述关断信号控制所述第一场效应晶体管及/或所述第二场效应晶体管动作。
[0028]上述的后备电源充放电系统，其中，
[0029]所述采样模块包括：
[0030]第一采样电阻、第二采样电阻、第三采样电阻及第四采样电阻，所述第一采样电阻、所述第二采样电阻、所述第三采样电阻及所述第四采样电阻串联连接后，其一端电性连接于所述直流母线的正极，其另一端电性连接所述直流母线的负极，
[0031]第五采样电阻，其一端电性连接于所述直流母线的正极；
[0032]所述分压模块包括：
[0033]第一分压电阻及第二分压电阻，所述第一分压电阻及所述第二分压电阻串联连接后的一端电性连接于所述第五采样电阻的另一端，其另一端电性连接于所述直流母线的负极；
[0034]第三分压电阻、第四分压电阻及第五分压电阻，所述第三分压电阻、所述第四分压电阻及所述第五分压电阻串联连接后的一端电性连接于所述第二采样电阻及所述第三采样电阻之间，其另一端电性连接于所述直流母线的负极；
[0035]第六分压电阻，并联连接于所述第四分压电阻的两端；
[0036]所述比较模块包括：
[0037]第一比较器，其正输入端电性连接于所述第二采样电阻及所述第三采样电阻之间，其负输入端电性连接于所述第五采样电阻的另一端；
[0038]第二比较器，其正输入端电性连接于所述第一比较器的负输入端，其负输入端电性连接于所述第三分压电阻及所述第四分压电阻之间；
[0039]当所述后备电源的中点电压上浮超过设定阈值时，所述第二比较器输出所述关断信号；当所述后备电源的中点电压下浮超过设定阈值时，所述第一比较器输出所述关断信号。
[0040]上述的后备电源充放电系统，其中，所述平衡准谐振降压变换单元还包括：
[0041]第一续流二极管D1，并联连接于所述第一场效应晶体管；
[0042]第二续流二极管D2，并联连接于所述第二场效应晶体管。
[0043]上述的后备电源充放电系统，其中，还包括：
[0044]正极二极管D4，其一端电性连接于后备电源线路正极点，其另一端电性连接于所述内部直流母线上的共模电感的后端；
[0045]负极二极管D8，其一端电性连接于后备电源线路负极点，其另一端电性连接于所述内部直流母线上的共模电感的后端。
[0046]上述的后备电源充放电系统，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有绝缘监测的后备电源充放电系统，其特征在于，用于风电变桨驱动器，所述后备电源充放电系统包括：平衡准谐振降压变换单元，电性连接于风电变桨驱动器的内部直流母线及后备电源系统，所述平衡准谐振降压变换单元从所述内部直流母线取电对所述后备电源系统进行充电，同时根据所述后备电源系统的实时电压值调节充电模式；相平衡检测单元，电性连接于所述平衡准谐振降压变换单元及所述后备电源系统，所述相平衡检测单元实时对所述后备电源系统进行绝缘监测，若所述后备电源系统存在绝缘故障时则输出关断信号至所述平衡准谐振降压变换单元中断充电。2.如权利要求1所述的后备电源充放电系统，其特征在于，所述平衡准谐振降压变换单元包括：控制模块，根据预设充电电压值与实际电压值输出控制信号；功率模块，根据所述控制信号对所述后备电源系统进行充电。3.如权利要求2所述的后备电源充放电系统，其特征在于，所述控制模块包括：电压比较器，将所述预设充电电压值与所述实际电压值进行比较后输出第一电压信号；电压控制器，对所述第一电压信号进行PID调节获得第一电流信号；电流比较器，将所述第一电流信号与实际充电电流值进行比较后输出第二电流信号；电流控制器，对所述第二电流信号进行PID调节获得第二电压信号；PWM脉冲调制器，对所述第二电压信号进行处理获得所述控制信号并输出至所述功率模块。4.如权利要求3所述的后备电源充放电系统，其特征在于，所述功率模块包括：第一电感和第二电感，其第一端电性连接于所述内部直流母线上的共模电感，所述第一电感和所述第二电感的第二端电性连接于输出侧共模电感的第二端，所述输出侧共模电感的第二端电性连接于所述后备电源系统；第一电容，其两端分别电性连接于所述第一电感和所述第二电感的第二端；第一场效应晶体管，其漏极电性连接于所述第一电感的第二端，所述第一场效应晶体管的源极电性连接于第三电感L3的第一端，所述第三电感L3的第二端电性连接于所述输出侧共模电感的第一端；第二场效应晶体管，其源极电性连接于所述第二电感的第二端，所述第一场效应晶体管的源极电性通过第三二极管D3电性连接于所述第二场效应晶体管的漏极，所述第二场效应晶体管的漏极电性连接于第四电感L4的第一端，所述第四电感L4的第二端电性连接于所述输出侧共模电感L5的第一端；第二电容C2，其两端分别连接于所述第三电感及所述第四电感的第二端；第三电容和第四电容，所述第三电容的一端电性连接于所述第一场效应晶体管的漏极，所述第三电容的另一端电性连接于所述第三电感的第二端，所述第四电容的一端电性连接于所述第二场效应晶体管的源极，所述第四电容的另一端电性连接于所述第四电感的第二端；其中，通过所述控制信号控制所述第一场效应晶体管及所述第二场效应晶体管动作完成对所述后备电源系统的充电。
5.如权利要求4所述的后备电源充放电系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：都泽源，杜太磊，刘俊鹏，管彦诏，杨阳，
申请(专利权)人：中车青岛四方车辆研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：