一種用于變槳系統(tǒng)的后備電源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于風力發(fā)電機組變槳控制系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其屬于一種提高變槳可靠性的后備電源系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]我國風力發(fā)電從2005年開始呈現(xiàn)了快速發(fā)展的情況，風力發(fā)電機組單機容量逐年增大的趨勢越來越明顯。風力風電機組大型化、單機裝機功率的提高，是所有風電機組研宄、設(shè)計和制造商不斷追求的目標。變槳距控制系統(tǒng)相比定槳距系統(tǒng)，提高了風電機組的可靠性及風能轉(zhuǎn)換效率，機組啟動性能好，輸出功率穩(wěn)定，同時，變槳距控制系統(tǒng)葉片相對簡單、重量輕，利于制造大型風電機組。由于我國風電變槳系統(tǒng)起步較晚，早期兆瓦級風電機組變槳控制系統(tǒng)主要以國外品牌為主，包括MOOG，SSB等。而這些廠家廣泛應(yīng)用密封閥控式鉛酸電池儲能設(shè)備構(gòu)成UPS電源作為后備電源。在風電場實際運行過程中，由于鉛酸蓄電池不耐低溫、循環(huán)充放電次數(shù)少等原因，變槳系統(tǒng)蓄電池后備電源出現(xiàn)了故障多，壽命短情況。據(jù)了解，風力發(fā)電機組變槳系統(tǒng)后備電源蓄電池更換周期為18-24個月，在風機的壽命周期中，蓄電池更換費用占變槳維護費用一半以上，無論從經(jīng)濟效益還是系統(tǒng)運行的可靠性角度，蓄電池后備電源都成了變槳系統(tǒng)中十分薄弱的環(huán)節(jié)，這種現(xiàn)象是因為惡劣的低溫環(huán)境對蓄電池壽命影響巨大。在所有表征蓄電池參數(shù)中，通常采用監(jiān)測蓄電池端電壓來判斷蓄電池狀態(tài)，然而蓄電池電壓不能完全反應(yīng)其能量情況，存在“虛電”情況，所以在風機實際運行過程中，出現(xiàn)后備電源不可靠造成飛車的情況幾率較高。而超級電容本身特性非常適合應(yīng)用于變槳系統(tǒng)后備電源。
[0003]目前，我國風電市場采用蓄電池作為后備電源的變槳系統(tǒng)數(shù)量占一半份額以上，蓄電池存在更換周期短、更換工作繁重、監(jiān)測方法單一、維護成本高等缺點。
[0004]目前變槳后備電源不可靠，其根本原因在于:
[0005]后備電源儲能器件蓄電池使用壽命低，儲存溫度為一 15?40°C且需要在充滿電的狀態(tài)下儲存，存放期超過3?6個月應(yīng)進行補充電。環(huán)境適應(yīng)性差，工作溫度為O?40°C。
[0006]越來越多的風電場業(yè)主意識到了變槳蓄電池后備電源的劣勢，主動提出更換超級電容后備電源意愿，本實用新型基于上述背景分析，在不改變原有系統(tǒng)軟件基礎(chǔ)上，使用超級電容替代，提高了變槳系統(tǒng)的可靠性、經(jīng)濟性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本實用新型公開了一種提高變槳可靠性的后備電源。為提高變槳后備電源可靠性，本實用新型采用超級電容為后備電源，同時采用給超級電容充電的電容型充電器，設(shè)計超級電容安裝支架，充分利用原系統(tǒng)電池柜安裝。
[0008]本實用新型具體采用以下技術(shù)方案:
[0009]一種用于變槳系統(tǒng)的后備電源，包括超級電容儲能器、電容型充電器、安裝支架，其特征在于:
[0010]所述電容型充電器輸入端連接現(xiàn)有技術(shù)中的230V交流電源，所述電容型充電器輸出端連接超級電容儲能器的輸入端，超級電容儲能器的輸出端連接現(xiàn)有技術(shù)中的變槳系統(tǒng)直流母線；
[0011]所述超級電容儲能器由多個超級電容串并聯(lián)組成，所述多個超級電容固定在安裝支架上并設(shè)置于變槳電池柜底部；
[0012]所述電容型充電器固定在安裝支架上并設(shè)置于變槳電池柜底部。
[0013]本實用新型還進一步優(yōu)選包括以下方案:
[0014]所述多個超級電容按每段電壓占超級電容儲能器總電壓的三分之一分成三段，每一段串聯(lián)連接的超級電容器的高電勢點連接至所述電容型充電器，充電器內(nèi)部集成電容均壓檢測功能模塊，用于監(jiān)測每一段串聯(lián)連接的超級電容器的電壓。
[0015]所述超級電容器，通過載荷計算及帶載試驗，滿足至少三次順槳能量。選用Maxwell公司的超級電容組成所述超級電容儲能器，所述超級電容儲能器端電壓為240V，容值為10.875F。
[0016]本實用新型采用現(xiàn)有技術(shù)中已有的電容均壓檢測模塊分三段檢測超級電容器均壓性能。
[0017]本實用新型提出的用于變槳系統(tǒng)的后備電源系統(tǒng)具有以下技術(shù)效果:
[0018]1、維護周期長，降低維護成本，具有優(yōu)越的經(jīng)濟性；
[0019]2、電容支架安裝簡單，牢固可靠，具有更高的可靠性；
[0020]3、采用的超級電容與電池相比，綠色環(huán)保，可降低對環(huán)境的污染。
【附圖說明】
[0021]附圖1為本實用新型的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]附圖2為本實用新型的電氣連接示意圖。
[0023]I為現(xiàn)有技術(shù)中的電池柜；
[0024]2為160V超級電容；
[0025]3為電容型充電器；
[0026]4為電容型充電器支架；
[0027]5為超級電容支架；
[0028]6為16V超級電容；
[0029]7為現(xiàn)有技術(shù)中的變槳系統(tǒng)直流母線；
[0030]①為電容型充電器輸入端；
[0031]②為電容型充電器輸出端；
[0032]③為電容型充電器集成的均壓檢測模塊；
[0033]④為電容型充電器“OK信號”端；
[0034]⑤為電容型充電器“電容故障”信號端；
[0035]⑥⑦為超級電容儲能器均壓檢測點。
【具體實施方式】
[0036]下面根據(jù)說明書附圖對本實用新型的技術(shù)方案進一步詳細說明。
[0037]首先是所述超級電容儲能器的組裝。變槳系統(tǒng)中每個電池柜內(nèi)的超級電容儲能器由350F/16.2V超級電容單體串并聯(lián)組成，本實用新型中采用了兩種超級電容單體的封裝方式，第一種是由6塊超級電容單體串聯(lián)封裝得到的16V超級電容6，第二種是由60塊超級電容單體串聯(lián)封裝得到的160V超級電容2，兩種超級電容單體封裝是Maxwell公司現(xiàn)有成品，超級電容單體的封裝不在本次專利申請內(nèi)容之列。3塊160V超級電容2和18塊16V超級電容6與超級電容支架5安裝固定，超級電容支架5設(shè)置于現(xiàn)有技術(shù)中的電池柜I底部，支架與電池柜的安裝使用現(xiàn)有技術(shù)中的安裝螺栓。每I塊160V超級電容2與6塊16V超級電容6串聯(lián)組成一組，三組并聯(lián)接入現(xiàn)有技術(shù)中的變槳系統(tǒng)直流母線7，電氣連接圖如附圖2中所示。
[0038]其次是電容型充電器3的組裝。電容型充電器3與電容型充電器支架4安裝固定；電容型充電器支架4設(shè)置于現(xiàn)有技術(shù)中的電池柜I底部，支架與電池柜的安裝使用現(xiàn)有技術(shù)中的安裝螺栓。電容型充電器輸入端①連接現(xiàn)有技術(shù)中電池柜內(nèi)的230Vac電源。電容型充電器輸出端②與超級電容儲能器并聯(lián)。電容型充電器集成的均壓檢測模塊③有6個電壓檢測點，分別連接160V超級電容2上的超級電容儲能器均壓檢測點⑥⑦。電容型充電器3帶有兩路故障檢測信號，分別是用于檢測電容型充電器3自身故障的“OK信號”和檢測超級電容儲能器均壓故障的“電容故障”信號，電容型充電器“OK信號”端④一端連接現(xiàn)有技術(shù)中的24V電源，另一端連接現(xiàn)有技術(shù)中的PLC ;電容型充電器“電容故障”信號端⑤一端連接現(xiàn)有技術(shù)中的24V電源，另一端連接現(xiàn)有技術(shù)中的PLC。電容型充電器3的電氣連接圖如附圖2中所示。
[0039]超級電容儲能器與電容型充電器3的安裝結(jié)構(gòu)及位置關(guān)系如附圖1所示，超級電容儲能器與電容型充電器3的電氣連接示意圖如附圖2所示。
【主權(quán)項】
1.一種用于變槳系統(tǒng)的后備電源，包括超級電容儲能器、電容型充電器、安裝支架，其特征在于: 所述電容型充電器輸入端連接230V交流電源，所述電容型充電器輸出端連接超級電容儲能器的輸入端，超級電容儲能器的輸出端連接現(xiàn)有技術(shù)中的變槳系統(tǒng)直流母線； 所述超級電容儲能器由多個超級電容串并聯(lián)組成，所述多個超級電容固定在安裝支架上并設(shè)置于變槳電池柜底部； 所述電容型充電器固定在安裝支架上并設(shè)置于變槳電池柜底部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于變槳系統(tǒng)的后備電源，其特征在于: 所述多個超級電容按每段電壓占超級電容儲能器總電壓的三分之一分成三段，每一段串聯(lián)連接的超級電容器的高電勢點連接至所述電容型充電器，充電器內(nèi)部集成電容均壓檢測功能模塊，用于監(jiān)測每一段串聯(lián)連接的超級電容器的電壓。
【專利摘要】一種用于變槳系統(tǒng)的后備電源，包括超級電容儲能器、電容型充電器、安裝支架，所述電容型充電器輸入端連接現(xiàn)有技術(shù)中的230V交流電源，所述電容型充電器輸出端連接超級電容儲能器的輸入端，超級電容儲能器的輸出端連接現(xiàn)有技術(shù)中的變槳系統(tǒng)直流母線；所述超級電容儲能器由多個超級電容串并聯(lián)組成，所述多個超級電容固定在安裝支架上并設(shè)置于變槳電池柜底部；所述電容型充電器固定在安裝支架上并設(shè)置于變槳電池柜底部。本實用新型主要應(yīng)用于原后備電源系統(tǒng)非超級電容的變槳系統(tǒng)，在保證與原系統(tǒng)功能一致的前提下，提高后備電源的可靠性和經(jīng)濟性，將變槳原有后備電源更換周期從18個月提升至10年。
【IPC分類】H02J7-00
【公開號】CN204578146
【申請?zhí)枴緾N201520217174
【發(fā)明人】丁宛超, 郭曉宇, 鐃木金
【申請人】固安華電天仁控制設(shè)備有限公司
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年4月10日