一种用于变桨系统的后备电源的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于风力发电机组变桨控制系统技术领域，尤其属于一种提高变桨可靠性的后备电源系统技术领域。
【背景技术】
[0002]我国风力发电从2005年开始呈现了快速发展的情况，风力发电机组单机容量逐年增大的趋势越来越明显。风力风电机组大型化、单机装机功率的提高，是所有风电机组研宄、设计和制造商不断追求的目标。变桨距控制系统相比定桨距系统，提高了风电机组的可靠性及风能转换效率，机组启动性能好，输出功率稳定，同时，变桨距控制系统叶片相对简单、重量轻，利于制造大型风电机组。由于我国风电变桨系统起步较晚，早期兆瓦级风电机组变桨控制系统主要以国外品牌为主，包括MOOG，SSB等。而这些厂家广泛应用密封阀控式铅酸电池储能设备构成UPS电源作为后备电源。在风电场实际运行过程中，由于铅酸蓄电池不耐低温、循环充放电次数少等原因，变桨系统蓄电池后备电源出现了故障多，寿命短情况。据了解，风力发电机组变桨系统后备电源蓄电池更换周期为18-24个月，在风机的寿命周期中，蓄电池更换费用占变桨维护费用一半以上，无论从经济效益还是系统运行的可靠性角度，蓄电池后备电源都成了变桨系统中十分薄弱的环节，这种现象是因为恶劣的低温环境对蓄电池寿命影响巨大。在所有表征蓄电池参数中，通常采用监测蓄电池端电压来判断蓄电池状态，然而蓄电池电压不能完全反应其能量情况，存在“虚电”情况，所以在风机实际运行过程中，出现后备电源不可靠造成飞车的情况几率较高。而超级电容本身特性非常适合应用于变桨系统后备电源。
[0003]目前，我国风电市场采用蓄电池作为后备电源的变桨系统数量占一半份额以上，蓄电池存在更换周期短、更换工作繁重、监测方法单一、维护成本高等缺点。
[0004]目前变桨后备电源不可靠，其根本原因在于:
[0005]后备电源储能器件蓄电池使用寿命低，储存温度为一 15?40°C且需要在充满电的状态下储存，存放期超过3?6个月应进行补充电。环境适应性差，工作温度为O?40°C。
[0006]越来越多的风电场业主意识到了变桨蓄电池后备电源的劣势，主动提出更换超级电容后备电源意愿，本实用新型基于上述背景分析，在不改变原有系统软件基础上，使用超级电容替代，提高了变桨系统的可靠性、经济性。
【发明内容】
[0007]为克服现有技术中存在的上述问题，本实用新型公开了一种提高变桨可靠性的后备电源。为提高变桨后备电源可靠性，本实用新型采用超级电容为后备电源，同时采用给超级电容充电的电容型充电器，设计超级电容安装支架，充分利用原系统电池柜安装。
[0008]本实用新型具体采用以下技术方案:
[0009]一种用于变桨系统的后备电源，包括超级电容储能器、电容型充电器、安装支架，其特征在于:
[0010]所述电容型充电器输入端连接现有技术中的230V交流电源，所述电容型充电器输出端连接超级电容储能器的输入端，超级电容储能器的输出端连接现有技术中的变桨系统直流母线；
[0011]所述超级电容储能器由多个超级电容串并联组成，所述多个超级电容固定在安装支架上并设置于变桨电池柜底部；
[0012]所述电容型充电器固定在安装支架上并设置于变桨电池柜底部。
[0013]本实用新型还进一步优选包括以下方案:
[0014]所述多个超级电容按每段电压占超级电容储能器总电压的三分之一分成三段，每一段串联连接的超级电容器的高电势点连接至所述电容型充电器，充电器内部集成电容均压检测功能模块，用于监测每一段串联连接的超级电容器的电压。
[0015]所述超级电容器，通过载荷计算及带载试验，满足至少三次顺桨能量。选用Maxwell公司的超级电容组成所述超级电容储能器，所述超级电容储能器端电压为240V，容值为10.875F。
[0016]本实用新型采用现有技术中已有的电容均压检测模块分三段检测超级电容器均压性能。
[0017]本实用新型提出的用于变桨系统的后备电源系统具有以下技术效果:
[0018]1、维护周期长，降低维护成本，具有优越的经济性；
[0019]2、电容支架安装简单，牢固可靠，具有更高的可靠性；
[0020]3、采用的超级电容与电池相比，绿色环保，可降低对环境的污染。
【附图说明】
[0021]附图1为本实用新型的安装结构示意图。
[0022]附图2为本实用新型的电气连接示意图。
[0023]I为现有技术中的电池柜；
[0024]2为160V超级电容；
[0025]3为电容型充电器；
[0026]4为电容型充电器支架；
[0027]5为超级电容支架；
[0028]6为16V超级电容；
[0029]7为现有技术中的变桨系统直流母线；
[0030]①为电容型充电器输入端；
[0031]②为电容型充电器输出端；
[0032]③为电容型充电器集成的均压检测模块；
[0033]④为电容型充电器“OK信号”端；
[0034]⑤为电容型充电器“电容故障”信号端；
[0035]⑥⑦为超级电容储能器均压检测点。
【具体实施方式】
[0036]下面根据说明书附图对本实用新型的技术方案进一步详细说明。
[0037]首先是所述超级电容储能器的组装。变桨系统中每个电池柜内的超级电容储能器由350F/16.2V超级电容单体串并联组成，本实用新型中采用了两种超级电容单体的封装方式，第一种是由6块超级电容单体串联封装得到的16V超级电容6，第二种是由60块超级电容单体串联封装得到的160V超级电容2，两种超级电容单体封装是Maxwell公司现有成品，超级电容单体的封装不在本次专利申请内容之列。3块160V超级电容2和18块16V超级电容6与超级电容支架5安装固定，超级电容支架5设置于现有技术中的电池柜I底部，支架与电池柜的安装使用现有技术中的安装螺栓。每I块160V超级电容2与6块16V超级电容6串联组成一组，三组并联接入现有技术中的变桨系统直流母线7，电气连接图如附图2中所示。
[0038]其次是电容型充电器3的组装。电容型充电器3与电容型充电器支架4安装固定；电容型充电器支架4设置于现有技术中的电池柜I底部，支架与电池柜的安装使用现有技术中的安装螺栓。电容型充电器输入端①连接现有技术中电池柜内的230Vac电源。电容型充电器输出端②与超级电容储能器并联。电容型充电器集成的均压检测模块③有6个电压检测点，分别连接160V超级电容2上的超级电容储能器均压检测点⑥⑦。电容型充电器3带有两路故障检测信号，分别是用于检测电容型充电器3自身故障的“OK信号”和检测超级电容储能器均压故障的“电容故障”信号，电容型充电器“OK信号”端④一端连接现有技术中的24V电源，另一端连接现有技术中的PLC ;电容型充电器“电容故障”信号端⑤一端连接现有技术中的24V电源，另一端连接现有技术中的PLC。电容型充电器3的电气连接图如附图2中所示。
[0039]超级电容储能器与电容型充电器3的安装结构及位置关系如附图1所示，超级电容储能器与电容型充电器3的电气连接示意图如附图2所示。
【主权项】
1.一种用于变桨系统的后备电源，包括超级电容储能器、电容型充电器、安装支架，其特征在于: 所述电容型充电器输入端连接230V交流电源，所述电容型充电器输出端连接超级电容储能器的输入端，超级电容储能器的输出端连接现有技术中的变桨系统直流母线； 所述超级电容储能器由多个超级电容串并联组成，所述多个超级电容固定在安装支架上并设置于变桨电池柜底部； 所述电容型充电器固定在安装支架上并设置于变桨电池柜底部。
2.根据权利要求1所述的用于变桨系统的后备电源，其特征在于: 所述多个超级电容按每段电压占超级电容储能器总电压的三分之一分成三段，每一段串联连接的超级电容器的高电势点连接至所述电容型充电器，充电器内部集成电容均压检测功能模块，用于监测每一段串联连接的超级电容器的电压。
【专利摘要】一种用于变桨系统的后备电源，包括超级电容储能器、电容型充电器、安装支架，所述电容型充电器输入端连接现有技术中的230V交流电源，所述电容型充电器输出端连接超级电容储能器的输入端，超级电容储能器的输出端连接现有技术中的变桨系统直流母线；所述超级电容储能器由多个超级电容串并联组成，所述多个超级电容固定在安装支架上并设置于变桨电池柜底部；所述电容型充电器固定在安装支架上并设置于变桨电池柜底部。本实用新型主要应用于原后备电源系统非超级电容的变桨系统，在保证与原系统功能一致的前提下，提高后备电源的可靠性和经济性，将变桨原有后备电源更换周期从18个月提升至10年。
【IPC分类】H02J7-00
【公开号】CN204578146
【申请号】CN201520217174
【发明人】丁宛超, 郭晓宇, 铙木金
【申请人】固安华电天仁控制设备有限公司
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年4月10日