一种变桨系统后备电源的接入电路结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于风力发电机组上的变桨系统领域，具体涉及一种变桨系统后备电源的接入电路结构。
【背景技术】
[0002]风力发电机组是一种能够利用清洁的且可再生的风能来发电的装置。变桨系统是风力发电机组上的重要组成部分之一，变桨系统通过控制叶片的角度来控制风轮的转速，进而控制风机的输出功率，且变桨系统还能够旋转叶片使其至顺浆位置(叶片宽度方向与风向平行)，从而使风机安全停机。
[0003]在风力发电机组的使用过程中，需要在电网掉电后将叶片角度调节到顺桨位置以保证机组安全，因此变桨系统中设置有变桨系统后备电源，并利用该变桨系统后备电源在电网掉电期间为变桨驱动器提供电源使其驱动变桨电机旋转叶片至顺桨位置以确保风机安全。
[0004]在现有技术中变桨系统后备电源的接入电路结构(如图1所示)中，其变桨系统后备电源1电连接在变桨驱动器3中的AC/DC模块31与DC/AC模块32之间的两直流母线2上，即变桨系统后备电源直接并联接到变桨驱动器560VDC直流母线上，变桨系统后备电源的输出额定电压为560VDC。但该变桨系统后备电源接入电路结构却存有如下不足之处:
[0005]1、后备电源所在的回路电压较高(560VDC)，导致维护后备电源时存有较大的安全隐患。
[0006]2、后备电源放电过程中电压降低，当电压降低到一定程度时，无法保证电路正常工作，即使后备电源中储备的电能未用完，变桨系统也必须得停止工作，这就导致后备电源的储能不能充分利用，为确保系统正常工作，必须加大后备电源容量(会导致后备电源的重量和体积增加并增加后备电源安放处的空间和支承强度，从而增加系统整体结构的设计制造成本)。
[0007]3、后备电源放电过程中电压降低，还将导致变桨驱动器直流母线电压降低，变桨驱动器输出电流减小，从而使变桨电机输出转矩降低，降低了变桨系统的工作可靠性。
[0008]故申请人考虑设计一种使用起来能够更为安全，输出更加稳定的变桨系统后备电源的接入电路结构。
【实用新型内容】
[0009]针对上述现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是:如何提供一种使用起来能够更为安全，输出更加稳定的变桨系统后备电源的接入电路结构。
[0010]为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案:
[0011]—种变桨系统后备电源的接入电路结构，后备电源电连接在用于驱动变桨电机的变桨驱动器中的直流母线上；所述后备电源的额定输出电压为100VDC-350VDC ;还包括可调电压模块，所述可调电压模块包括IGBT模块、IGBT驱动电路、IGBT驱动隔离电源、控制器以及电抗器；
[0012]所述IGBT模块包括第一 IGBT管和第二 IGBT管，所述第一 IGBT管的发射极与第二 IGBT管的集电极电连接；
[0013]所述后备电源的正极端与所述第一 IGBT管的发射极电连接并构成输入支路；所述电抗器串联接在所述输入支路上；
[0014]所述IGBT驱动电路与所述第二 IGBT管的门极驱动连接；
[0015]所述IGBT驱动电路还分别与所述IGBT驱动隔离电源和控制器相连接。
[0016]本实用新型变桨系统后备电源的接入电路结构的电路工作原理为:来自控制器的PWM信号经IGBT驱动电路放大后驱动IGBT模块中的第二 IGBT管工作(导通和关断)。
[0017]第二 IGBT管导通期间，第一 IGBT管并联二极管截止变桨后备电源电流通过电抗器和IGBT模块中的第二 IGBT管形成回路，并能够在电抗器上储存电能；
[0018]第二 IGBT管关断期间，电抗器释放能量，第一 IGBT管中的并联二极管导通并与直流母线形成回路。电抗器感应电压与后备电源电压(设为Uin)叠加后给直流母线充电，输出至直流母线的电压(设为Uout)，并通过控制第二 IGBT管的导通/关断的时间比例，来控制直流母线电压的大小:输入输出电压关系为:Uout/Uin=l/l-D，其中D为控制器发出的PWM脉冲的占空比，故调节占空比的大小即提升并调节输出电压，并能够给变桨驱动器维持稳定的输出电压来供电，使变桨电机可靠工作；当输出电压稳定后，这样就能够对后备电源中所储存的电能进行充分的使用，大大提高了后备电源的利用效率。同时，后备电源电压由现有技术的的输出额定电压为560VDC，到本实用新型中采用100VDC-350VDC额定电压的后备电源，电压等级大大降低，这样也显著增加了后备电源维护的安全性。
[0019]作为优选，所述控制器还与能够采集所述变桨驱动器中的直流母线的电压表信号连接。
[0020]实施上述改进后，控制器即能够实时测得直流母线上的输出电压，从而控制PWM脉冲的占空比，来对控制并维持稳定的输出至直流母线的电压。
[0021]作为优选，所述第一 IGBT管和第二 IGBT管均为发射极与集电极之间并联有反向二极管的N型IGBT管。
[0022]作为优选，所述IGBT模块采用的型号为FF150R12YT3的芯片。
[0023]作为优选，所述控制器采用型号为TMS320F28335的芯片。
[0024]作为优选，所述IGBT驱动电路采用型号为IED020I的芯片。
[0025]作为优选，所述IGBT驱动隔离电源电路采用型号为QA04的模块电源。
[0026]同现有技术相比较，本实用新型变桨系统后备电源的接入电路结构具有以下有益的技术效果:
[0027]1、降低后备电源电压，增加维护安全性。
[0028]2、充分利用后备电源储能，减小后备电源容量。
[0029]3、后备电源放电期间稳定直流母线电压，保持变桨电机输出转矩。
[0030]4、通过本实用新型的变桨系统后备电源的接入电路结构，还可以拓宽变桨后备电源电压选择范围，增强变桨后备电源配置灵活性；在电网掉电期间保持变桨电机转矩不变，优化风电机组叶片驱动效果。
【附图说明】
[0031]图1为现有技术中变桨系统后备电源的接入电路结构的结构示意图。
[0032]图2为本实用新型的变桨系统后备电源的接入电路结构的结构示意图。
[0033]图3为图2中的可调电压模块的电路原理图。
【具体实施方式】
[0034]下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。其中，针对描述采用诸如上、下、左、右等说明性术语，目的在于帮助读者理解，而不旨在进行限制。
[0035]具体实施时:如图1至图3所示，