用于风力发电机组的备电装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及风力发电技术领域，特别涉及一种用于风力发电机组的备电装置。
【背景技术】
[0002]风力发电机组(简称“风电机组”)的变桨系统是风电机组实现功率控制和转速控制的执行机构，可以用于实现风电机组的紧急停机、安全停机，为风电机组的安全运行提供保障。风电机组的变桨系统配置有备电装置，用于在风电机组发生故障时为变桨系统供电。变桨系统的备电装置主要分为两类，电池备电装置和超级电容备电装置。其中，电池备电装置由于充电电源电能质量较差而容易是电池过冲损坏，而超级电容备电装置具有使用寿命较长和使用频次较高的优点，因此，现有技术中变桨系统的备电装置主要为超级电容备电
目.ο
[0003]如图1所示，风电机组的变桨系统由直流充电电源20供电，直流充电电源20与发电机输电的滑环出线10连接，并通过直流母线40与变桨系统30连接，在发电机正常运行时向变桨系统30供电。超级电容备电装置主要包括一个超级电容组50，其连接在直流充电电源20与变桨系统30之间的直流母线40上，超级电容组50中的各电容并联。超级电容组50在直流充电电源20因发电机故障等因素不能向变桨系统30供电时，向变桨系统30供电。例如，超级电容组50通过直流母线40与变桨系统控制器31、伺服驱动器32等部件连接，使变桨系统控制器31可以正常地控制变桨系统进行变桨动作，根据传感器34的检测结果控制散热除湿电路35进行散热除湿，使变桨系统30处于良好的工作环境，以及使伺服驱动器32可以正常地驱动风电变桨伺服电机33。
[0004]但是，由于超级电容组50并联在直流母线40上，直接与直流充电电源20并联，使其容值计算较为困难，且不能同时保证超级电容容量与电压，在超级电容组50的充电过程中常有电压不均与导致超级电容组50损坏。一旦超级电容组50损坏，会造成风电机组无法正常顺桨，这会对风电机组造成严重的损失。而且，超级电容组50不能从直流母线上切除，使变桨系统的维护工作存在一定的不便和安全隐患。
[0005]总之，现有技术中风电机组的备电装置不能为变桨系统提供可靠的供电，保证风电机组的正常运行。
【发明内容】
[0006]本发明的实施例提供一种用于风力发电机组的备电装置，通过控制多个超级电容组的串并联，为风电机组的变桨系统提供可靠的供电，进而保证风电机组的正常运行。
[0007]为达到上述目的，本发明的实施例提供了一种用于风力发电机组的备电装置，包括:备电控制器以及至少两个超级电容组;所述备电控制器与风力发电机组的变桨系统控制器连接，根据从所述变桨系统控制器获取的变桨系统的工作状态控制所述至少两个超级电容组并联或串联，所述备电控制器通过所述至少两个超级电容组连接直流充电电源与变桨系统连接的直流母线。
[0008]进一步地，所述装置还包括:串并联切换电路，所述串并联切换电路分别与所述至少两个超级电容组以及所述备电控制器连接，用于响应所述备电控制器的控制操作，控制至少两个超级电容组在所述变桨系统处于正常工作状态时并联，或者，在所述变桨系统处于紧急停机状态时串联。
[0009]进一步地，所述装置还包括:带通滤波器，所述带通滤波器设置在滑环出线端口与所述直流充电电源之间的连接支路上。
[0010]进一步地，所述装置还包括:谐波滤波器，所述谐波滤波器设置在滑环出线端口与所述直流充电电源之间的连接支路上，所述谐波滤波器与所述带通滤波器串联或并联。
[0011 ]进一步地，所述装置还包括:第一开关装置和信号检测模块，所述第一开关装置设置在滑环出线端口处，并与所述带通滤波器、所述谐波滤波器以及所述备电控制器连接，所述信号检测模块设置在所述变桨系统的进线主回路上，用于监测所述进线主回路上的电压/电流信号并传送至所述备电控制器;所述第一开关装置，用于响应所述备电控制器的操作，在所述电压/电流信号的谐波含量达到预定含量值时，控制所述带通滤波器和所述谐波滤波器串联，并且，在所述电压/电流信号出现闪变时，控制所述带通滤波器和所述谐波滤波器并联。
[0012]进一步地，所述装置还包括:第二开关装置，所述第二开关装置设置在所述至少两个超级电容组与所述直流母线的连接支路上，并与所述备电控制器连接，所述第二开关装置用于响应所述备电控制器根据所述变桨系统发出的工作状态信号后产生的操作指令，导通或断开所述至少两个超级电容组与所述直流母线的连接支路。
[0013]进一步地，所述装置还包括:DC-DC电源转换模块，分别与所述直流充电电源以及所述备电控制器连接，用于对所述直流充电电源的电压进行电压转换后，向所述备电控制器供电。
[0014]本发明实施例提供的用于风力发电机组的备电装置，通过备电控制器根据变桨系统的工作状态，来控制多个超级电容组的串并联，为风电机组的变桨系统提供稳定可靠的供电，进而保证风电机组的正常运行。
【附图说明】
[0015]图1为现有技术中风力发电机组的变桨系统的供电线路的结构示意图；
[0016]图2为本发明实施例的用于风力发电机组的备电装置的结构示意图；
[0017]图3为本发明实施例的用于风力发电机组的备电装置中两个超级电容组的连接关系示意图。
[0018]附图标号说明:
[0019]10、滑环出线;20、直流充电电源;30、变桨系统;31、变桨系统控制器;32、伺服驱动器;33、风电变桨伺服电机;34、传感器;35、散热除湿电路;40、直流母线；50、超级电容组；60、串并联切换电路;61、第一超级电容组;62、第二超级电容组;63、第二开关装置;70、第一开关装置;71、带通滤波器;72、谐波滤波器;80、DC-DC电源转换模块;90、备电控制器;S1、开关;S2、开关;S3、开关。
【具体实施方式】
[0020]本方案的发明构思是，通过设置与风电机组的变桨系统的变桨控制器连接的备电控制器，根据变桨系统的工作状态来控制多个超级电容组的串并联，为变桨系统提供稳定可靠的供电，使风电机组的变桨系统可以正常运行。
[0021]下面结合附图对本发明实施例的用于风力发电机组的备电装置进行详细描述。
[0022]图2为本发明实施例的用于风力发电机组的备电装置的结构示意图，该备电装置可以设置在各种类型的风电机组中，用于为变桨系统提供稳定可靠的供电。
[0023]如图2所示，根据本发明的实施例，该备电装置包括备电控制器90和至少两个超级电容组，图中为两个超级电容组，第一超级电容组61和第二超级电容组62。备电控制器90与风电机组的变桨系统控制器31连接，并根据从变桨系统控制器31获取的变桨系统30的工作状态控制两个超级电容组的串联或并联，备电控制器90通过两个超级电容组连接直流充电电源20与变桨系统30连接的直流母线40。
[0024]由于多个超级电容组并联时能够保证其端电压相同，防止多个超级电容组在均压过程中受到损坏;多个超级电容组串联时能够有效地保证其容量，有效地向变桨系统30供电。本发明的技术方案根据这一特点，由备电控制器90根据变桨系统不同的工作状态，相应地控制第一超级电容组61和第二超级电容组62串联或并联后连接直流母线40，在不同的工作状态下都能为变桨系统30提供合适的供电，使变桨系统30正常地进行变桨动作，进而保证风电机组的正常运行。
[0025]在该备电装置通过直流母线40向变桨系统30供电时，可以通过DC-DC模块(图中未示出)与变桨系统控制器31连接，用于将该备电装置的电压进行电压转换后，向变桨系统控制器31供电。以及与伺服驱动器32直接连接，用于向伺服驱动器32供电。
[0026]本实施例中，备电控制器90用于根据变桨系统30的工作状态，相应地控制第一超级电容组61和第二超级电容组62的串并联，可以由现有技术中具有的电控装置组成，例如倍福PLC模块等。备电控制器90可以设置风电机组中，例如风电机组的变桨控制柜中。
[0027]优选地，该备电装置还包括串并联切换电路60，其分别与第一超级电容组61和第二超级电容组62连接，并与备电控制器90连接，用于响应于备电控制器90的控制操作，控制第一超级电容组61和第二超级电容组62，在变桨系统30处于正常工作状态时并联;在变桨系统30处于紧急停机状态时串联。
[0028]如图3所示，在变桨系统30处于正常工作状态时，变桨系统30由直流充电电源20通过直流母线40供电，可以通过断开开关S1并闭合开关S2和S3，将第一超级电容组61和第二超级电容组62并联后接入到直流母线40上，可以保证第一超级电容组61和第二超级电容组62在均压过程中的端电压，进而防止其均压过程中受到损坏。变桨系统30处于紧急停机状态时，变桨系统30需要进行顺桨动作，此时直流充电电源20不能向变桨系统30供电，该备电装置向变桨系统30供电。可以通过闭合开关S1并断开开关S2和S3将第一超级电容组61和第二超级电容组62串联后接入到直流母线40上，可以保证第一超级电容组61和第二超级电容组62的容量，可靠地向变桨系统30供电，使变桨系统30正常地进行顺桨动作。
[0029]可选地，备电控制器90分别与第一超级电容组61和第二超级电容组62连接，在检测第一超级电容组61或第二超级电容组62出现故障时，控制串并联切换电路60将第一超级电容组61和第二超级电容组62并联后，并接入直流母线40上，用于保证变桨系统30—直存在备电装置。
[0030]优选地，该备电装置还包括带通滤波器71，其设置在滑环出线10端口与直流充电电源20之间的连接支路上，用于对变桨系统30的进线主回路进