一种风力发电机组蓄电池内阻监测模块的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种风力发电机组蓄电池内阻监测模块，包括：蓄电池、充电开关、放电开关、负载，其特征在于：所述的负载为电容，所述的充电开关和电容与蓄电池串联，所述的放电开关和电容与数据采集模块串联。电容可以作为负载同时又能够把能量存储起来供其他模块使用，这样不但测量简单，同时可以避免采用电容外的其他耗能负载测试时蓄电池电量的浪费。
【专利说明】
一种风力发电机组蓄电池内阻监测模块
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种风力发电机组变桨系统领域，尤其涉及一种风力发电机组蓄电池内阻监测模块。
【背景技术】
[0002]近年来，阀控式铅酸蓄电池在许多领域都得到了迅速推广应用。在风电机组变桨系统中，密封阀控式铅酸蓄电池是应用广泛的后备电源储能设备之一。在风电机组运行现场，变桨用蓄电池寿命短、故障多、维护成本高等一系列的问题都会影响风电机组正常运行。根据风电机组设计寿命，在风电机组的寿命周期中，蓄电池要更换5次?8次，蓄电池的费用可达变桨系统总投资的40%以上。无论从系统运行可靠性、可维护性，还是经济效益角度考虑，后备电源都成了变桨系统中十分薄弱的环节。现在应用于蓄电池的监测技术不能很好的监测蓄电池的状态，而蓄电池的内阻信息可以很好反应其蓄电池的状态。
[0003]目前测量蓄电池内阻的常见方法有密度法、开路电压法、直流放电法和交流法等。其中:密度法，是通过测量蓄电池电解液的密度来估算蓄电池的内阻，常用于开口式铅酸电池的内阻测量，该方法的适用范围窄。开路电压法，是通过测量蓄电池的端电压来估计蓄电池内阻，精度很差，甚至有可能得出错误结论。直流放电法，是通过对电池进行瞬间大电流放电，测量电池上的瞬间电压降，再通过欧姆定律计算出电池内阻，虽然这种方法在实践中也得到了广泛的应用，但是无法实现在线测量。交流法，是通过对蓄电池注入一个恒定的交流电流信号，测量出蓄电池两端的电压响应信号以及两者的相位差，由阻抗公式来确定蓄电池的内阻。该方法不需对蓄电池进行放电，可以实现安全在线检测电池内阻，故不会对蓄电池的性能造成影响。但该方法需要测量交流电流信号、电压响应信号以及电压和电流之间的相位差，这种方法不但干扰因素多，而且增加了系统的复杂性，同时也影响了测量精度。同时，现有交流法测试内阻都利用锁相放大环节进行小信号处理，由于专门锁相放大芯片价格较为昂贵，故这种方法对于需要控制成本的场合也并不适用。
[0004]申请号为CN200810055316的中国专利涉及一种蓄电池内阻测量方法，属于利用蓄电池大电流直流放电法测量蓄电池内阻的测量方法。具体步骤如下:选用大功率，高精度、小阻值的电阻作为放电电阻;控制大功率继电器闭合，接通放电回路使蓄电池对所述放电电阻进行瞬间放电，放电时间控制在7 -12 s，同时测量放电时的放电电流I和蓄电池两端的电压VI;断开放电回路，延时l-2ms，测量此时的蓄电池两端的电压V2;计算蓄电池的内阻。上述蓄电池内阻的测量方法可以测量蓄电池的内阻，但是:(I)上述测量方法的时间控制不易把握，有可能造成测量失败；(2)测量方法不易操作，有可能测量结果的误差较大。
[0005]申请号为CN201510275601的中国专利公开了一种铅蓄电池内阻检测电路，包括用于为电池放电、使电池的正负极上产生电压压降的放电模块，用于采集电池正负极电压压降的压降采集模块，用于检测负载上电压值的负载电压检测模块和处理计算模块。所述处理计算模块根据负载上的电压值计算出电池内阻的平均电流，再根据电池正负极的电压压降和电池内阻的平均电流计算出电池内阻。
[0006]鉴于此提出本实用新型。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型的目的为克服现有技术风力发电机组蓄电池内阻测量误差较大并且测量中对蓄电池电量造成浪费等缺点或不足，提供一种能监测风力发电机组的蓄电池的内阻，并且测量简单的一种风力发电机组蓄电池内阻监测模块。
[0008]为了实现该目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0009]—种风力发电机组蓄电池内阻监测模块，包括:蓄电池、充电开关、放电开关、负载，所述的负载为电容，所述的充电开关和电容与蓄电池串联，所述的放电开关和电容与数据采集模块串联。电容可以作为负载同时又能够把能量存储起来供其他模块使用，这样不但测量简单，同时可以避免采用电容外的其他耗能负载测试时蓄电池电量的浪费。
[0010]进一步的，所述的数据采集模块为将模拟信号转化为数字信号的模数转换器。数据采集模块可以在蓄电池内阻测试时采集蓄电池的电压和电流信息，便于进行蓄电池的内阻计算。
[0011]进一步的，所述的模数转换器为16位高精度模数转换器。16位高精度模数转换器可以获取更加准确的电压信息和电流信息。
[0012]进一步的，还包括控制计算模块，所述的控制计算模块连接数据采集模块的输出端。控制计算模块一方面可以通过内部程序控制充电开关和/或放电开关的断开或闭合，另一方面可以接受数据采集模块获得的电压和电流信息，通过内部程序计算出蓄电池的内阻。
[0013]进一步的，所述的控制计算模块为微处理器。微处理器可以实现控制计算模块两个方面的功能，同时具有体积小，重量轻的优点。
[0014]进一步的，还包括备用电源，所述的备用电源与蓄电池和控制计算模块串联。备用电源用于在蓄电池电量不足等特殊情况下向微处理器供电。
[0015]进一步的，还包括内阻输出模块，所述的内阻输出模块与所述的控制计算模块串联。内阻输出模块用于获得控制计算模块计算出的蓄电池的内阻信息并将内阻信息传递给输出端。
[0016]进一步的，所述的内阻输出模块包括射频通信模块和印刷天线，所述的射频通信模块的输入端连接控制计算模块的输出端，所述的射频通信模块的输出端连接印刷天线的信号馈入部，印刷天线的辐射体用于向外部辐射含有蓄电池内阻信息的电磁波信号。操作者可以根据获得的含有内阻信息的信号了解蓄电池的工作状态。
[0017]进一步的，还包括内阻接收模块，所述的内阻接收模块与内阻输出模块通信连接。内阻接收模块可以接收印刷天线的辐射体辐射的含有蓄电池内阻信息的电磁波信号。
[0018]进一步的，还包括线性调理电路和电桥，所述的线性调理电路和电桥串联，所述的线性调理电路连接模数转换器的输入端，电桥连接蓄电池。
[0019]采用本实用新型所述的技术方案后，带来以下有益效果:
[0020]1、本实用新型所述电容可以作为负载同时又能够把能量存储起来供其他模块使用，这样不但测量简单，还不造成能源的浪费。
[0021]2、本实用新型所述模数转换器可以将模拟信号转换为数字信号输出，便于获取蓄电池的电压信息和电流信息，同时将电压信息和电流信息传递给其他功能模块进行处理。
[0022]3、本实用新型所述的微处理器具有体积小、重量轻的优点，同时可以控制充电开关和/或放电开关的断开/闭合，不用人工操作，减少了人为误差的引入;另外，还可以接受数据采集模块获得的电压和电流信息，通过内部程序计算出蓄电池的内阻。
[0023]4、本实用新型的内阻输出模块可以将微处理器计算的内阻信息直接输出，减少了传递过程中误差的积累，同时操作者可以直观的获得蓄电池的内阻信息，及时了解蓄电池的状态。
【附图说明】
[0024]图1:本实用新型一种风力发电机组蓄电池内阻监测模块。
[0025]其中:1、蓄电池，2、导线，3、电桥，4、线性调理电路，5、备用电源，6、模数转换器，7、微处理器，8、射频通信模块，9、印刷天线，10、充电开关，11、放电开关，12、负载，13、电容。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步的介绍。
[0027]如图1所示:一种风力发电机组蓄电池内阻监测模块，包括:蓄电池1、充电开关10、放电开关U、负载12、数据采集模块和导线2，所述的负载12为电容13，所述的充电开关10和电容13通过导线2与蓄电池I串联，所述的放电开关11和电容13通过导线2与数据采集模块串联。电容可以作为负载同时又能够把能量存储起来供其他模块使用，这样不但测量简单，同时可以避免采用电容外的其他耗能负载测试时蓄电池电量的浪费。
[0028]所述的数据采集模块为将模拟信号转化为数字信号的模数转换器6。模数转换器6可以在蓄电池内阻测试时采集蓄电池的电压和电流信息，便于进行蓄电池的内阻计算。
[0029]为了控制蓄电池的内阻监测，本实用新型包括控制计算模块，所述的控制计算模块连接数据采集模块的输出端。控制计算模块一方面可以通过内部程序控制充电开关和/或放电开关的断开或闭合，另一方面可以接受数据采集模块获得的电压和电流信息，通过内部程序计算出蓄电池的内阻。
[0030]本实用新型还包括内阻输出模块和内阻接收模块，所述的内阻输出模块与所述的控制计算模块串联，所述的内阻接收模块与印刷天线9通信连接。内阻接收模块可以接收印刷天线9的辐射体辐射的含有蓄电池内阻信息的电磁波信号。内阻输出模块用于获得控制计算模块计算出的蓄电池的内阻信息并将内阻信息传递给内阻接收模块。
[0031]具体实现测量内阻变化的测试步骤是:
[0032]a、先闭合电容的放电开关11，断开充电开关10，电容13存储的电量通过放电开关11和导线2传递给控制计算模块直到电容13的电量放完；
[0033]b、在电容电量放完后，断开放电开关11，闭合充电开关10，蓄电池通过充电开关10对电容13充电，模数转换器记录蓄电池电压Vl;
[0034]C、断开充电开关10，模数转换器记录断开瞬间的瞬时电流I和蓄电池上的瞬时电压V2;
[0035]d、R=(V2_Vl)/I，即可计算出蓄电池的内阻。
[0036]该蓄电池内阻的测试步骤不仅可以测试蓄电池的冲击内阻，还可以测试蓄电池的动态内阻。
[0037]在测试冲击内阻时，由微处理器控制蓄电池产生冲击电压和电流，按照内阻计算公式既可以计算出蓄电池的冲击内阻，冲击内阻可以很好地反应系统的抗击穿性能。
[0038]在测试动态内阻时，微处理器控制蓄电池产生动态电压和电流，按照内阻计算公式即可计算出动态内阻。动态内阻可以很好地反应蓄电池的性能情况。
[0039]实施例一
[0040]本实施例的模数转换器6为16位高精度模数转换器。可以获取更加精确的电压信息和电流信息，从而得到准确的蓄电池内阻。
[0041 ] 实施例二
[0042]本实施例所述的控制计算模块为微处理器7。微处理器7可以实现控制计算模块两个方面的功能，同时具有体积小，重量轻的优点。
[0043]实施例三
[0044]本实施例所述的内阻输出模块为射频通信模块8和印刷天线9，所述的射频通信模块8的输入端连接控制计算模块的输出端，射频通信模块8连接印刷天线9的信号馈入部，印刷天线9的辐射体用于向外部辐射含有蓄电池内阻信息的电磁波信号。印刷天线的体积小，制作工艺相对简单，符合风力发电机组蓄电池内阻监测中的小型化的需求。
[0045]实施例四
[0046]在上述实施例的基础上，本实施例中，一种风力发电机组蓄电池内阻监测模块还可以包括备用电源5，备用电源用于在蓄电池电量不足等特殊情况下向微处理器7供电。还包括备用电源5，所述的备用电源5与蓄电池I和控制计算模块串联。备用电源用于在蓄电池电量不足等特殊情况下向微处理器供电。
[0047]实施例五
[0048]在上述实施例的基础上，本实施例中，一种风力发电机组蓄电池内阻监测模块还包括线性调理电路4和电桥3，所述的线性调理电路4和电桥3串联，所述的线性调理电路4连接模数转换器6的输入端，电桥3连接蓄电池I。
[0049]以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型原理前提下，还可以做出多种变形和改进，这也应该视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种风力发电机组蓄电池内阻监测模块，包括:蓄电池、充电开关、放电开关、负载，其特征在于:所述的负载为电容，所述的充电开关和电容与蓄电池串联，所述的放电开关和电容与数据采集模块串联。2.根据权利要求1所述的一种风力发电机组蓄电池内阻监测模块，其特征在于:所述的数据采集模块为将模拟信号转化为数字信号的模数转换器。3.根据权利要求2所述的一种风力发电机组蓄电池内阻监测模块，其特征在于:所述的模数转换器为16位高精度模数转换器。4.根据权利要求1所述的一种风力发电机组蓄电池内阻监测模块，其特征在于:还包括控制计算模块，所述的控制计算模块连接数据采集模块的输出端。5.根据权利要求4所述的一种风力发电机组蓄电池内阻监测模块，其特征在于:所述的控制计算模块为微处理器。6.根据权利要求4所述的一种风力发电机组蓄电池内阻监测模块，其特征在于:还包括备用电源，所述的备用电源与蓄电池和控制计算模块串联。7.根据权利要求4-6任一所述的一种风力发电机组蓄电池内阻监测模块，其特征在于:还包括内阻输出模块，所述的内阻输出模块与所述的控制计算模块串联。8.根据权利要求7所述的一种风力发电机组蓄电池内阻监测模块，其特征在于:所述的内阻输出模块包括射频通信模块和印刷天线，所述的射频通信模块的输入端连接控制计算模块的输出端，所述的射频通信模块的输出端连接印刷天线的信号馈入部，印刷天线的辐射体用于向外部辐射含有蓄电池内阻信息的电磁波信号。9.根据权利要求7所述的一种风力发电机组蓄电池内阻监测模块，其特征在于:还包括内阻接收模块，所述的内阻接收模块与内阻输出模块通信连接。10.根据权利要求1所述的一种风力发电机组蓄电池内阻监测模块，其特征在于:还包括线性调理电路和电桥，所述的线性调理电路和电桥串联，所述的线性调理电路连接数据采集模块，电桥连接蓄电池。
【文档编号】G01R27/08GK205539202SQ201620057142
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年1月20日
【发明人】陈子新, 王明, 丛智慧
【申请人】大唐（赤峰）新能源有限公司, 中国大唐集团新能源股份有限公司