风电变桨系统的脉冲式充电器技术方案

本实用新型专利技术揭示了一种风电变桨系统的脉冲式充电器，包括电源模块，变压器，监控单元，电压调整电路。采用单相变压器，将交流整流成１００ＨＺ～１２０ＨＺ低频直流脉动电流，充电电压的调整是通过控制变压器输入端的抽头来调节的，这样的结构大大提高了充电器的可靠性和充电器的工作范围的适应性。在充电过程中使用脉冲充电法，用周期性的脉动电流给电池充电可以使电池有时间恢复其原来状态，减小极化现象的影响。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种风力发电设备，尤其涉及一种风电变桨系统中的 专用于给后备电池组充电的脉冲式充电器。
技术介绍
随着不可再生能源在世界范围面临枯竭的窘境，为满足工业化生产和 人类生活所需，人们对太阳能、风力、水力这些可再生能源的关注和利用 已日渐提升。其中，风力发电是一种已经发展相对成熟的能源开发技术， 尤其在高原、沿海等地区有着广泛的普及应用。在风电变桨系统中，为了保证电网掉电时蓄电池组能及时补充电能， 在规定时间内向负载供电，保证变桨系统能够可靠工作一段时间，是通过 将作为后备电源的电池组挂接在电机驱动器的直流母线上来实现的，如图 1所示。当电网正常工作时，后备电池组工作在浮充状态，起到平滑滤波 和保持容量(补充自放电的容量损失)的作用。一旦电网掉电，后备电池组立即投入工作，为负载供电；当电网恢复，电源模块立即对后备电池组进 行充电。在风电变桨系统中，后备电池组一般采用阀控免维护铅酸蓄电池，而 给其充电的充电器一般采用开关电源电路，由单片机监控电池的电压来控 制充电状态。通过调整开关管的P丽来输出一定的电压，对电池进行充电； 并根据电池温度的变化进行温度补偿，是一种开关电源式的充电方式。这 种充电方式的电压瞬时升高，电流相对较小，使得电池的充电时间较长； 并且在电池组充电接近充满时容易产生振荡现象及过充电现象。
技术实现思路
本技术的目的在于解决现有技术存在的上述技术问题，提供一种 更加可靠的、充电时间较短的脉冲式充电器。本技术的目的通过以下技术方案来实现一种风电变桨系统的脉冲式充电器，包括给充电器本身提供工作电压 并给待充电池组提供充电电流的电源模块，变压器，监控单元，电压调整 电路，所述变压器连接到电源模块，用于将电源模块的交流电整流成可为 待充电池组充电的直流电；所述变压器的直流电输出端与待充电池组连 接；所述监控单元连接在所述电压调整电路与待充电池组之间，用于采集 并识别待充电池组的电压、电流及温度；所述监控单元的信号输出端与电 压调整电路连接，所述电压调整电路控制变压器的输出电压。进一步地，所述电压调整电路与变压器的多头线圈连接，用于通过控 制变压器抽头来调整变压器的输出电压。再进一步地，所述变压器的直流电输出端与待充电池组之间还连接有 一个滤波电路。所述变压器为单相变压器。更进一步地，所述监控单元包括用于采集待充电池组的电压、电流及 温度的传感器。本技术的有益效果主要体现在通过采用单相变压器，将交流整 流成100HZ 120HZ低频直流脉动电流，再经过平滑滤波电路，充电电压 的调整是通过控制输入端的抽头来调节的，这样的结构大大提高了充电器 的可靠性和充电器的工作范围的适应性。在充电过程中使用脉冲充电法， 用周期性的脉动电流给电池充电可以使电池有时间恢复其原来状态，减小 极化现象的影响。以下结合附图对本技术技术方案作进一步说明图l:本技术后备电池组充放电管理系统的示意框图。图2:本技术脉冲式充电器的结构框图。图3:本技术脉冲式充电器的分级恒流脉冲充电法示意图。具体实施方式本技术揭示了一种风电变桨系统的脉冲式充电器，如图2所示， 包括给充电器本身提供工作电压并给待充电的后备电池组提供充电电流 的电源模块，变压器，监控单元，电压调整电路。所述变压器连接到电源 模块，用于将电源模块的交流电整流成可为待充电池组充电的直流电；所 述变压器的直流电输出端与待充电池组连接；所述监控单元连接在所述电 压调整电路与待充电池组之间，用于采集并识别待充电池组的电压、电流 及温度；所述监控单元的信号输出端与电压调整电路连接，所述电压调整 电路控制变压器的输出电压。本实施例的充电器在给电池充电的过程中，涉及到电池工作电压、工 作电流、温度等参数，这些都是表征电池状态的重要参数。采用传感器提 取这些参数，然后再配合故障诊断、自动报警和事故现场处理等功能，就 可以组成电池监控单元。本技术中变压器为单相变压器，通过直接采用工频变压器将交流 整流成直流，再在二次侧增加调节的抽头，来改变二次侧的交流电压，经 过整流后形成100 120HZ的直流脉动电压，这样电路设计简单，更能够 增加系统的可靠性。所述电压调整电路与变压器的多头线圈连接，通过监测充电电压和适 当的温度补偿来控制充电电压，而充电电压的改变是通过调整变压器的抽 头来实现的。再进一步地，所述变压器的直流电输出端与待充电池组之间 还连接有一个滤波电路。一般，铅酸蓄电池的充电方法目前主要有恒流、恒压。本技术充 电器采用的是脉冲充电方式。在充电过程中，只要充电电流不超过蓄电池 可接受的电流，蓄电池内部就不会产生大量的气泡。蓄电池中产生的极化现象会阻碍充电，并且使出气率和温升显著升高。因此，极化电压是影响 充电速度的重要因素，用周期性的脉动电流给电池充电可以使电池有时间 恢复其原来状态，减小极化现象的影响。本技术充电过程中，采用分级定电流脉冲快速充电法，将充电电 流分成几级，如图3所示。开始充电时采用大电流，随着电池容量的增加， 电压逐渐升高，电流等级开始降低，使充电电流的脉冲幅度和宽度随蓄电 池端电压的升高而分级减小。采用这种充电方式可以消除充电接近充满时 易出现的振荡现象及过充电问题。本充电系统还具有温度补偿特性，环境温度每上升rc，每个电池单体的浮充电压就下降3mV。当电池温度降低就要提高充电电压，当电池温 度升高就要降低充电电压。本实施例中的监控单元接收该温度信息，并控 制变压器的输出电压。权利要求1.一种风电变桨系统的脉冲式充电器，包括给充电器本身提供工作电压并给待充电池组提供充电电流的电源模块，其特征在于所述脉冲式充电器包括变压器，监控单元，电压调整电路，所述变压器连接到电源模块，用于将电源模块的交流电整流成可为待充电池组充电的直流电；所述变压器的直流电输出端与待充电池组连接；所述监控单元连接在所述电压调整电路与待充电池组之间，用于采集并识别待充电池组的电压、电流及温度；所述监控单元的信号输出端与电压调整电路连接，所述电压调整电路控制变压器的输出电压。2. 根据权利要求1所述的风电变桨系统的脉冲式充电器，其特征在 于所述电压调整电路与变压器的多头线圈连接，用于通过控制变压器 抽头来调整变压器的输出电压。3. 根据权利要求1所述的风电变桨系统的脉冲式充电器，其特征在于所述变压器的直流电输出端与待充电池组之间还连接有一个滤波电路。4. 根据权利要求1所述的风电变桨系统的脉冲式充电器，其特征在 于所述变压器为单相变压器。5. 根据权利要求1所述的风电变桨系统的脉冲式充电器，其特征在于所述监控单元包括用于采集待充电池组的电压、电流及温度的传感 器。专利摘要本技术揭示了一种风电变桨系统的脉冲式充电器，包括电源模块，变压器，监控单元，电压调整电路。采用单相变压器，将交流整流成100HZ～120HZ低频直流脉动电流，充电电压的调整是通过控制变压器输入端的抽头来调节的，这样的结构大大提高了充电器的可靠性和充电器的工作范围的适应性。在充电过程中使用脉冲充电法，用周期性的脉动电流给电池充电可以使电池有时间恢复其原来状态，减小极化现象的影响。文档编号H02J7/00GK201383688SQ20092003559公开日本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风电变桨系统的脉冲式充电器，包括给充电器本身提供工作电压并给待充电池组提供充电电流的电源模块，其特征在于：所述脉冲式充电器包括变压器，监控单元，电压调整电路，　所述变压器连接到电源模块，用于将电源模块的交流电整流成可为待充电池组充 电的直流电；　所述变压器的直流电输出端与待充电池组连接；　所述监控单元连接在所述电压调整电路与待充电池组之间，用于采集并识别待充电池组的电压、电流及温度；　所述监控单元的信号输出端与电压调整电路连接，所述电压调整电路控制变 压器的输出电压。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：傅建民，王政，
申请(专利权)人：苏州能健电气有限公司，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]