专利名称：一种用于风电变桨电机的超级电容充电器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电容充电器，尤其是一种专用于风电的超级电容充电器。
背景技术：
现有技术中，风电变桨电机一般连接外部电源作为后备电源，但由于风机运行环境恶劣，时有断电情况发生。将超级电容充电器应用于风电变桨电机备用超级电容电池充电，可以保证桨叶在断电等突发事故中能短时间工作，使桨叶受力最小，保证桨叶的安全。
实用新型内容本实用新型的发明目的在于为风电上用的高电压的超级电容电池提供充电，保证在故障情况下，变桨后备能源的供给，保证桨叶的安全。本实用新型采用的技术方案是这样的一种用于风电变桨电机的超级电容充电器，包括功率因子变换电路单元、DC/DC开关电路单元和超级电容电池均压保护单元，其中所述功率因子变换电路单元中，功率校正电路控制回路单元控制功率校正电路直流主回路单元；所述DC/DC开关电路单元中，DC/DC变换控制回路单元控制DC/DC变换直流主回路单元；所述超级电容电池均压保护单元中具有超级电容电池以及均压保护电路；所述功率因子变换电路单元的功率校正电路直流主回路输出端与DC/DC开关电路单元的输入端连接，所述DC/DC开关电路单元输出端与超级电容电池均压保护单元中的超级电容电池的输入端连接。 超级电容电池均压保护单元内部实现对单个超级电容充电过压保护，使单个超级电容工作于正常电压范围之内。所述控制回路为专用控制IC，功率校正电路控制回路单元使用专用功率因子校正芯片UCC3817，DC/DC变换控制回路单元使用电流模式控制芯片UU844。所述功率因子变换电路单元和DC/DC开关电路单元中的执行单元为MOS管Q1，Q2 和高频隔离变换器Tl。所述超级电容电池均压保护单元中单个超级电容均压保护电路采用核心器件 TL431稳压保护。当超过电容电压2. 7V时，TL431工作于放大状态，使两级三极管迅速导通流过电流，将电容两端的电压钳制在电容允许电压范围2. 7V之内。综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是本实用新型所述的超级电容充电器，应用于风电变桨电机备用超级电容电池充电，可以保证桨叶在断电等突发事故中能短时间工作，使桨叶受力最小，保证桨叶的安全。
图1是本实用新型超级电容充电器模块框图。图2是本实用新型功率因子变换电路单元电路原理图。图3是本实用新型DC/DC开关电路单元电路原理图。图4是本实用新型单个超级电容电池保护电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型作详细的说明。为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。如图1，一种用于风电变桨电机的超级电容充电器，其特征在于包括功率因子变换电路单元、DC/DC开关电路单元和超级电容电池均压保护单元，其中所述功率因子变换电路单元中，功率校正电路控制回路单元控制功率校正电路直流主回路单元；所述DC/DC开关电路单元中，DC/DC变换控制回路单元控制DC/DC变换直流主回路单元；所述超级电容电池均压保护单元中具有超级电容电池以及均压保护电路；所述功率因子变换电路单元的功率校正电路直流主回路输出端与DC/DC开关电路单元的输入端连接，所述DC/DC开关电路单元输出端与超级电容电池均压保护单元中的超级电容电池的输入端连接。如图2和图3所示，所述控制回路为专用控制IC，功率校正电路控制回路单元使用专用功率因子校正芯片UCC3817，DC/DC变换控制回路单元使用电流模式控制芯片 UC2844 ；所述功率因子变换电路单元和DC/DC开关电路单元中的执行单元为MOS管Ql，Q2 和高频隔离变换器Tl。功率校正电路直流主回路的驱动单元为MOS管FQA8N80，电感Ll为储能元件。DC+、 DC-为功率校正电路的输出电压。功率校正电路控制回路的核心驱动单元为器件UCC3817，其16脚连接到电阻R4， 直接驱动FQA8N80功率管。UCC3817作用于直流主控制回路，主要是对交流电压、直流电流采样后，通过其内部调节控制直流主电源，使其功率达到99%以上。电阻Rl、R2串联，一端接于滤波电容前端，另一端接于UCC3817的第六脚IAC，主要是检测交流电流；R5，R7，R8进行电流检测；R13、R15、R17三个电阻串联，分压连接到UCC3817的11脚进行电压检测，取 R17上的电压到UCC3817的第十一脚VSENSE，是保证通过调节使直流输出电压保持一定的电压值；Ql驱动极串联一个电阻R4，接至UCC3817的第十六脚；取样R3两端的电压输入到 UCC3817，是进行直流电流检测。所述电容C7，电阻R9进行UCC3817的工作频率设定。所述DC/DC变换直流主回路的驱动单元为MOS管FQA8N80，执行单元为变压器Tl， 所述连接在输出端的运放进行充电电压检测，直接控制继电器的通断。DC/DC变换控制回路的核心单元为PWM控制芯片UC2844，所述U(^844的第三脚通过与电阻R27相连检测电阻 R29上的电压，所述UCC2844的第六脚通过与电阻似8相连直接控制MOS管FQA8N80，所述UCC2844第二脚进行电压检测。UC2844为开关电源芯片，其控制的高频隔离转换器直接作用于超级电容电池。采用隔离是为了使充电更安全。高频隔离变换器两个次级线圈中一个为控制电路提供工作电源，同时作为开关电源的反馈端，另一个线圈进行隔离变换作用，其输出端为超级电容电池充电；电阻R25、R30串联后取R30上的电压作为馈电压输入到U(^844芯片第二脚； 初级线圈通过MOS管后串联电流取样电阻R29，检测初级电流，输入到UU844的第三脚 Curr-sense,进行电流检测；UU844第六脚通过电压电流检测的情况输出PWM调制信号，驱动MOS管Q2 ；R26、C20串联，为U(^844产生固定频率的工作脉冲。图4是本实用新型单个超级电容电池保护电路原理图。所述超级电容电池均压保护单元中单个超级电容均压保护电路采用核心器件TL431稳压保护。超级电容电压经R5、R6分压后送到Ul的R端，这个分压值在2. 5V以下时，Ul的 K端相当于开路(约400uA漏电流，这是TL431的特性决定)，在Rl上基本不产生附加压降， 这样，由Rl，R2，R3在Ql基极上产生的分压不适宜Ql导通，因此Q2不导通，电路处于静止 (高阻)状态；当R5、R6分压点等于2. 5V时，由于Ul内部放大器的作用，使Ul的K端电压下降(可控电流IOOmA以上)将在Rl上产生最大值为U。-2V的压降(U。为单个超级电容两端的电压)，通常这时对应的Uc值为2. 7V，使Ql导通进入放大状态，并驱动Q2导通进入放大状态。所以此电路达到了对单个超级电容均压保护的目的，从而达到对超级电容电池保护的目的。综上所述，本实用新型所述的超级电容充电器，可以保证桨叶在断电等突发事故中能短时间工作，保证桨叶的安全。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种用于风电变桨电机的超级电容充电器，其特征在于包括功率因子变换电路单元、DC/DC开关电路单元和超级电容电池均压保护单元，其中所述功率因子变换电路单元中，功率校正电路控制回路单元控制功率校正电路直流主回路单元；所述DC/DC开关电路单元中，DC/DC变换控制回路单元控制DC/DC变换直流主回路单元；所述超级电容电池均压保护单元中具有超级电容电池以及均压保护电路； 所述功率因子变换电路单元的功率校正电路直流主回路输出端与DC/DC开关电路单元的输入端连接，所述DC/DC开关电路单元输出端与超级电容电池均压保护单元中的超级电容电池的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的超级电容充电器，其特征在于所述控制回路为专用控制IC， 功率校正电路控制回路单元使用专用功率因子校正芯片UCC3817，DC/DC变换控制回路单元使用电流模式控制芯片UU844。
3.根据权利要求1所述的超级电容充电器，其特征在于所述功率因子变换电路单元和DC/DC开关电路单元中的执行单元为MOS管Ql，Q2和高频隔离变换器Tl。
4.根据权利要求1所述的超级电容充电器，其特征在于所述超级电容电池均压保护单元中单个超级电容均压保护电路采用核心器件TL431稳压保护。
专利摘要本实用新型公开了一种用于风电变桨电机的超级电容充电器，涉及超级电容充电技术及超级电容均压技术，旨在快速、安全为大容量高电压的超级电容充电，此超级电容充电器包括功率因子变换电路单元、DC/DC开关电路单元和超级电容电池均压保护单元。本实用新型超级电容充电器应用于风电变桨电机备用超级电容电池充电，可以保证桨叶在断电等突发事故中能短时间工作，使桨叶受力最小，保证桨叶的安全。
文档编号H02J7/00GK202167884SQ201120293219
公开日2012年3月14日 申请日期2011年8月12日 优先权日2011年8月12日
发明者张仁勇 申请人:德阳东方汉德电力工程有限公司