一种便携式变桨超级电容容值检测装置的制作方法

1.本实用新型属于风力发电机组变桨控制系统技术领域，具体涉及一种便携式变桨超级电容容值检测装置。


背景技术：

2.变桨系统是风力发电机组控制系统中的核心部件，也是其安全性中的重要一环。当风力发电机组出现故障时，需要变桨系统改变桨叶的节距角从而达到刹车的目的。而变桨超级电容，又是变桨系统安全性中的重要组成部分。在风力发电机组电网出现故障或脱网时，变桨系统是由超级电容组提供能量，实现刹车。
3.当前变桨系统存在两种主流方案，一是高压永磁同步系统，它采用高度集成化的永磁同步驱动系统，其内置充电机可采集超级电容的充电电流、电压，进而推算出超级电容的容值，达到寿命预估的效果；二是低压异步交流系统，它采用结构相对简单的充电机和伺服驱动系统，超级电容长期处于浮充状态，不能判断其容值和寿命。
4.随着变桨技术的不断更新和迭代，高压永磁同步系统逐步取代低压异步交流系统。但是，现如今搭载低压异步交流变桨系统的风力发电机组依然保有较大存量，且年份较长，超级电容已逐渐老化，现有机型无法完成变桨超级电容的容值测量和寿命预估，无法确保风力发电机组处在安全可靠的条件下运行。


技术实现要素：

5.为解决现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种便携式变桨超级电容容值检测装置，解决现有老风机超级电容容值检测问题。
6.本发明采用如下的技术方案。
7.一种便携式变桨超级电容容值检测装置，包括装置箱、重载插头、旋钮开关、连接器、指针式电压表、指针式电流表、电源线接口、空气开关、工控屏和控制电路；
8.装置箱顶部设置长方形凹槽，凹槽内放置工控屏，装置箱前侧上部设置凹槽，凹槽侧面设置重载插头、旋钮开关和电源线接口；重载插头一端通过导线连接被测变桨超级电容的正极和负极，另一端连接控制电路；旋钮开关连接控制电路和工控屏；凹槽底部设有连接器、指针式电压表、指针式电流表和空气开关；
9.控制电路包括plc模块、总线端子模块、放电电阻、温度控制器、继电器、 ac/dc直流电源。优选地，放电电阻包括串联的第二放电电阻和第一放电电阻；并联的第三放电电阻和第四放电电阻。
10.总线端子模块包括总线端子模块包括do卡件、测量卡件、第三卡件；plc 模块依次连接do卡件、测量卡件、第三卡件。
11.工控屏为上位机，工控屏包含有机位号显示模块、变桨轴箱号录入模块；电容组数录入模块；启动/停止控制键位；电容电压显示模块；测试电流显示模块；电容容值显示模块；测试记录显示模块；电量百分比显示模块；系统设置录入模块。
12.启动/停止控制键位串联温度控制器后连接plc模块的正极；plc模块的负极连接ac/dc直流电源后与启动/停止控制键位构成串联回路；第一继电器一端连接plc模块的负极，另一端连接do卡件的一个状态输出端口；第二继电器的一端连接plc模块的负极，另一端连接do卡件的一个状态输出端口。
13.第二放电电阻、第一放电电阻第三继电器依次串联后连接空气开关；
14.第三放电电阻、第四放电电阻和指针式电压表并联后连接第四继电器，第四继电器另一端连接空气开关。
15.指针式电流表一端连接第二放电电阻，另一端依次连接被测变桨超级电容和空气开关；测量卡件的电压测量端连接指针式电压表；第一电流测量端连接第三放电电阻；第二电流测量端连接第四放电电阻；测量卡件的共负极端分别连接第三放电电阻、第四放电电阻和指针式电压表。
16.连接器一端通过串口线连接工控屏，另一端连接控制电路的plc模块；所述连接器采用rs232通信接口。
17.装置箱后侧为可拆卸盖板，控制电路设置于装置箱内腔；温度控制器安装于装置箱下部的内腔侧壁。
18.电源线接口固定线缆，线缆一端连接ac/dc直流电源，另一端连接220v 交流电源。
19.本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本实用新型可通过工控屏直观显示该变桨超级电容实时电压值、百分比和容值结果；可通过工控屏录入电容组数以适配不同型号的变桨系统，适配机型广泛；该系统通过控制电路实现实时采集变桨超级电容的放电电流和电压和超级电容的容值；该装置具备操作简单、记录保存、易于携带等特点，适合应用于户外风机维护等工作。
附图说明
20.图1为本实用新型的一种便携式变桨超级电容容值检测装置的结构示意图；
21.图2为本实用新型的一种便携式变桨超级电容容值检测装置的工控屏界面示意图；
22.图3为本实用新型的一种便携式变桨超级电容容值检测装置的控制电路图；
23.附图标记为：
24.1、装置箱；2、重载插头；3、旋钮开关；4、连接器；5、指针式电压表；6、指针式电流表；7、电源线接口；8、空气开关；9、工控屏；10、机位号显示模块；11、变桨轴箱号录入模块；12、电容组数录入模块；13、开始/停止按钮； 14、电容电压显示模块；15、测试电流显示模块；16、电容容值显示模块；17、测试记录显示模块；18、电量百分比显示模块；19、系统设置录入模块；20、 ac/dc直流电源；21、温度控制器；22、plc模块；23、do卡件；24、测量卡件；25、第三卡件；26、第一继电器；27、第二继电器；28、第二放电电阻；29、第一放电电阻；30、第三放电电阻；31、第四放电电阻；32、被测变桨超级电容； 33、第三继电器；34、第四继电器；35、电压测量端；36、第一电流测量端；37、第二电流测量端；38、共负极端。
具体实施方式
25.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施
例中的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。本技术所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型精神，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的有所其它实施例，都属于本实用新型的保护范围。
26.如图1所示，一种便携式变桨超级电容容值检测装置，包括装置箱1、重载插头2、旋钮开关3、连接器4、指针式电压表5、指针式电流表6、电源线接口 7、空气开关8、工控屏9、控制电路10；装置箱为装置外壳，在其箱体安装重载插头，插头通过导线连接变桨柜相应重载插头，该插头接有外部变桨柜超级电容正极和负极；箱体安装旋钮开关，旋钮开关控制内部plc系统供电和工控屏；箱体安装连接器，连接器为rs232通信接口，通过导线连接工控屏；箱体安装指针式电压表，该表通过重载插头2和导线并联在变桨超级电容正负极，显示电容实时电压值；箱体安装指针式电流表，该表串联在重载插头2的正极母线上；装置箱的220v交流供电通过电源线接口接入；箱体安装空气开关。
27.具体地，装置箱1为检测装置外壳，装置箱1顶部为一长方形凹槽，用于放置工控屏9屏幕，便于操作人员在现场实施过程中放置工控屏；装置箱1箱体前侧上半部为凹陷结构。
28.在其箱体一侧安装重载插头2，重载插头2通过导线连接变桨柜重载插头，该重载插头2连接变桨柜超级电容正极和负极；装置箱1箱体一侧安装旋钮开关 3，旋钮开关3连接本技术所提检测装置控制电路和工控屏9；装置箱1箱体安装连接器4，连接器4采用rs232通信接口，连接器4通过导线连接工控屏9；装置箱1箱体安装指针式电压表5，该表通过重载插头2和导线并联在变桨超级电容正负极，显示电容实时电压值；装置箱1箱体安装指针式电流表6，指针式电流表6与重载插头2的正极母线串联；装置箱1一侧设置电源线接口7，电源线接口7连接220v交流电源；装置箱1箱体安装空气开关8，空气开关8用于控制控制电路开启放电功能，该功能是通过放电电阻对变桨超级电容进行放电。
29.其中工控屏9为上位机，如图2所示，工控屏9包含有机位号显示模块10、变桨轴箱号录入模块11；电容组数录入模块12；启动/停止控制键位13；电容电压显示模块14功能；测试电流显示模块15；电容容值显示模块16；测试记录显示模块17；电量百分比显示模块18；系统设置录入模块19。
30.控制电路包括plc模块22、总线端子模块、放电电阻、温度控制器21、继电器、ac/dc电源20，进一步的，plc模块优选为倍福bx3100；总线端子模块包括do卡件23、测量卡件24、第三卡件25；其中第一卡件23优选为倍福kl2408、第二卡件24优选为倍福kl3403、第三卡件25优选为倍福kl9010。
31.do卡件23用于切换放电电阻阻值，改变放电电流的大小。
32.测量卡件24用于测量电流值和电压值，电流测量精度为1ma，电压测量精度为100mv。第三卡件25为plc模块的终端模块。
33.进一步的，工控屏9与plc模块22的通讯方式为modbus通讯，通讯接口采用rs232，ac/dc直流电源20为工控屏9供电。
34.放电电阻包括串联的第二放电电阻28和第一放电电阻29；并联的第三放电电阻30和第四放电电阻31。优选地，第一放电电阻和第二放电电阻为6ω；第三放电电阻30和第四放电电阻31分别为40ω。
35.串联的第二放电电阻28和第一放电电阻29，在变桨超级电容电压大于40v 时使
用。并联的第三放电电阻30和第四放电电阻31，在变桨超级电容电压小于 40v时使用。
36.工控屏9的启动/停止控制键位13串联温度控制器21后连接plc模块22 的正极；plc模块22的负极连接ac/dc直流电源20后与启动/停止控制键位 13构成串联回路；第一继电器26一端连接plc模块22的负极，另一端连接do 卡件23的一个状态输出端口；第二继电器27的一端连接plc模块22的负极，另一端连接do卡件23的一个状态输出端口。两个状态输出端口分别为do卡件的两个独立通道，每个通道可以控制输出该通道的24v+电压。一个do卡件包含8个独立通道。空气开关8连接第三继电器33和第四继电器34；第二放电电阻28、第一放电电阻29、第一继电器26、第三继电器33依次串联后连接空气开关8；第三放电电阻30、第四放电电阻31和指针式电压表5并联后连接第四继电器34，第四继电器另一端连接空气开关8；
37.指针式电流表6一端连接第二放电电阻28，另一端依次连接被测变桨超级电容32和空气开关8；测量卡件24的电压测量端35连接指针式电压表5；第一电流测量端36连接第三放电电阻30；第二电流测量端37连接第四放电电阻31；测量卡件24的共负极端38分别连接第三放电电阻30、第四放电电阻31和指针式电压表5，第三卡件25为plc模块的终端模块。温度控制器用来保护plc控制系统。当该装置多次使用后，会因放电电阻发热导致所述装置箱1内腔温度升高，温度控制器可以设定保护温度，当出现超温时切断系统供电。温度控制器安装于装置箱的内腔侧壁，优选1个。
38.所述连接器4为所述装置箱1与所述工控屏9的通讯连接口，使用rs232 串口线连接。所述连接器4内部与plc控制器相连，plc与所述工控屏9的通讯协议为modbus。
39.实施例1：一种便携式变桨超级电容容值检测装置，包括装置箱1、重载插头2、旋钮开关3、连接器4、便携式变桨超级电容容值检测装置还包括指针式电压表5、指针式电流表6、电源线接口7、空气开关8、工控屏9和控制电路；电源线接口7固定线缆，线缆一端连接ac/dc直流电源20，另一端连接220v 交流电源。
40.装置箱1顶部设置长方形凹槽，凹槽内放置工控屏9；装置箱1后侧为可拆卸盖板，控制电路设置于装置箱1内腔；温度控制器21安装于装置箱1下部的内腔侧壁。装置箱1前侧上部设置凹槽，凹槽侧面设置重载插头2、旋钮开关3 和电源线接口7；重载插头2一端通过导线连接被测变桨超级电容的正极和负极，另一端连接控制电路；旋钮开关3连接控制电路和工控屏9；凹槽底部设有连接器4、指针式电压表5、指针式电流表6和空气开关8；
41.控制电路包括plc模块22、总线端子模块、放电电阻、温度控制器21、继电器、ac/dc直流电源20。放电电阻包括串联的第二放电电阻28)和第一放电电阻29；并联的第三放电电阻30和第四放电电阻31。
42.总线端子模块包括总线端子模块包括do卡件23、测量卡件24、第三卡件 25；plc模块22依次连接do卡件23、测量卡件24、第三卡件25。
43.工控屏9为上位机，工控屏9包含有机位号显示模块10、变桨轴箱号录入模块11；电容组数录入模块12；启动/停止控制键位13；电容电压显示模块14；测试电流显示模块15；电容容值显示模块16；测试记录显示模块17；电量百分比显示模块18；系统设置录入模块19。
44.启动/停止控制键位13串联温度控制器21后连接plc模块22的正极；plc 模块22的负极连接ac/dc直流电源20后与启动/停止控制键位13构成串联回路；第一继电器26一端连接plc模块22的负极，另一端连接do卡件23的一个状态输出端口；第二继电器27的一端连接
plc模块22的负极，另一端连接do卡件23的一个状态输出端口。
45.第二放电电阻28、第一放电电阻第三继电器33依次串联后连接空气开关8；
46.第三放电电阻30、第四放电电阻31和指针式电压表5并联后连接第四继电器34，第四继电器另一端连接空气开关8。
47.指针式电流表6一端连接第二放电电阻28，另一端依次连接被测变桨超级电容32和空气开关8；测量卡件24的电压测量端35连接指针式电压表5；第一电流测量端36连接第三放电电阻30；第二电流测量端37连接第四放电电阻31；测量卡件24的共负极端38分别连接第三放电电阻30、第四放电电阻31和指针式电压表5。
48.连接器4一端通过串口线连接工控屏9，另一端连接控制电路的plc模块22；所述连接器4采用rs232通信接口。
49.最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。