风力发电的变桨备用电源系统及其控制方法与流程

1.本公开涉及风电设备技术领域，尤其涉及一种风力发电的变桨备用电源系统及其控制方法。


背景技术：

2.风力发电机组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，并能够通过空气动力制动的方式使风机安全停机，而变桨系统备用电源是整个变桨控制系统的重要部件。
3.现有技术中，变桨系统的备用电源一般采用充电机加铅酸蓄电池的形式，在正常工作状态下，铅酸蓄电池不介入变桨系统工作，充电机用来为铅酸蓄电池充电，以保持电池电量。在变桨系统和电网脱离时，变桨系统切换为由铅酸蓄电池供电，以便将叶片收回顺桨位置。随着风电机组投运的时间不断增长，变桨系统的备用电源是风电场运行维护工作中更换量最大、最频繁的零部件之一。当充电机出现故障需更换时，往往需要进行系统的改造，例如安装、接线、充放电逻辑、通讯等，才能适配原来的备用电源系统。因此，对现有的备用电源进行更换操作繁琐，并且浪费大量的人力物力成本。


技术实现要素：

4.本技术提出了一种风力发电的变桨备用电源系统及其控制方法，旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
5.本技术第一方面实施例提出了一种风力发电机组的变桨备用电源系统，包括：整流电路10、dc-dc变换电路11、蓄电池12、控制器13、igbt驱动电路14、充电开关控制电路15、电压检测电路16、电流检测电路17，其中，整流电路10的输入端和输出端分别连接外部电源和dc-dc变换电路11输入端，配置用于将外部电源的交流电转换为第一直流电并向dc-dc变换电路11输送；dc-dc变换电路11的输出端与蓄电池12的输入端连接，配置用于对蓄电池12进行充电；蓄电池12与风力发电机组的变桨系统连接，配置用于在变桨系统脱离电网供电的情况下，对变桨系统进行供电；电压检测电路16、电流检测电路17分别连接蓄电池12和控制器13，配置用于检测蓄电池12的第一电压值和第一电流值并向控制器13传输；控制器13与充电开关控制电路15连接，配置用于根据接收的充电电压电流参数、第一电压值和第一电流值生成充电控制指令，并发送至充电开关控制电路15；充电开关控制电路15与igbt驱动电路14连接，配置用于根据充电控制指令向igbt驱动电路14发送驱动控制指令；igbt驱动电路14与dc-dc变换电路11连接，配置用于根据驱动控制指令驱动dc-dc变换电路11将第一直流电转换为第二直流电对蓄电池12充电。
6.本技术第二方面实施例提出了一种风力发电机组的变桨备用电源控制方法，包括：控制整流电路将外部电源的交流电转换为第一直流电并传输至dc-dc变换电路；通过电压检测电路和电流检测电路，获取风力发电机组的变桨系统的蓄电池的第一电压值和第一电流值；接收用于充电的充电电压电流参数；根据第一电压值、第一电流值、充电电压电流
参数生成充电控制指令并发送至充电开关控制电路；控制充电开关控制电路，根据充电控制指令向igbt驱动电路发送驱动控制指令，其中，驱动控制指令用于指示igbt驱动电路驱动dc-dc变换电路将第一直流电转换为第二直流电向蓄电池充电。
7.本技术第三方面实施例提出了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，所述计算机指令用于使所述计算机执行本技术实施例公开的风力发电机组的变桨备用电源控制方法。
8.本实施例中，在硬件方面利用多种电路和控制器等器件替换掉了传统备用电源中的充电机，并将器件与蓄电池集成在一起，便于对备用电源进行拆卸更换。此外，在更换过程中不需要对系统进行调试，因此还增强了变桨备用电源在风机变桨应用环境下的广泛适配性。
9.本公开附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本公开的实践了解到。
附图说明
10.本公开上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
11.图1是根据本公开实施例提供的风力发电的变桨备用电源系统的结构示意图；
12.图2是根据本公开一实施例提供的风力发电机组的变桨备用电源控制方法的流程示意图；
13.图3示出了适于用来实现本技术实施方式的示例性计算机设备的框图。
具体实施方式
14.下面详细描述本公开的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本公开，而不能理解为对本公开的限制。相反，本公开的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
15.针对背景技术中提到的对现有的备用电源进行更换操作繁琐，并且浪费大量的人力物力成本的技术问题，本实施例技术方案提供了一种风力发电机组的变桨备用电源系统，下面结合具体的实施例对该方法进行说明。
16.图1是根据本公开实施例提供的风力发电的变桨备用电源系统的结构示意图，如图1所示，风力发电机组的变桨备用电源系统，可以包括：整流电路10、dc-dc变换电路11、蓄电池12、控制器13、igbt驱动电路14、充电开关控制电路15、电压检测电路16、电流检测电路17。
17.其中，整流电路10例如可以采用三相整流桥结构或者其它结构，对此不作限制。整流电路10的输入端连接外部电源(例如电网)，输出端连接dc-dc变换电路11输入端，配置用于将外部电源的交流电转换为第一直流电，并将该第一直流电向dc-dc变换电路11输送。而dc-dc变换电路11的输出端与蓄电池12的输入端连接，用于对第一直流电的电压进行变化，使得变换后的直流电可以对蓄电池12进行充电。
18.其中，蓄电池12例如可以是铅酸蓄电池或者其它任意类型的蓄电池，对此不做限制。该蓄电池12的输出端与风力发电机组的变桨系统连接，用于在变桨系统脱离电网供电的情况下，对变桨系统进行供电。
19.并且，蓄电池12还连接电压检测电路16、电流检测电路17输入端，该电压检测电路16、电流检测电路17可以对蓄电池12的电压和电流进行检测，得到第一电压值和第一电流值。并且，电压检测电路16、电流检测电路17输出端连接控制器13，可以将检测到的第一电压值和第一电流值向控制器13传输。
20.而控制器13例如是单片机控制器，可以对变桨备用电源系统进行充放电控制。其中，在对蓄电池进行充电的过程中，控制器13可以接收充电电压电流参数，该充电电压电流参数例如可以是外部电源的电压电流值，或者还可以是第一直流电的电压电流值，对此不作限制。进一步地，控制器13根据接收的充电电压电流参数、第一电压值和第一电流值进行分析，生成充电控制指令，该充电控制指令例如指示是否对蓄电池12进行充电以及充电电压和电流的数值。该控制器13的输出端与充电开关控制电路15连接，可以将充电控制指令发送至充电开关控制电路15。
21.而充电开关控制电路15的输出端与igbt驱动电路14的输入端连接，可以根据充电控制指令向igbt驱动电路14发送驱动控制指令。igbt驱动电路14与dc-dc变换电路11连接，可以根据驱动控制指令驱动dc-dc变换电路11将第一直流电转换为第二直流电对蓄电池12充电，其中，dc-dc变换电路11可以根据充电控制指令中的充电电压和电流的数值对第一直流电进行转换，得到第二直流电。
22.本实施例中，在硬件方面利用多种电路和控制器等器件替换掉了传统备用电源中的充电机，并将器件与蓄电池集成在一起，便于对备用电源进行拆卸更换。此外，在更换过程中不需要对系统进行调试，因此还增强了变桨备用电源在风机变桨应用环境下的广泛适配性。
23.一些实施例中，风力发电机组的变桨备用电源系统还包括第一温度传感器，该第一温度传感器与控制器13连接，并设置于蓄电池12处，用于检测蓄电池12的温度值，并将该温度值传输至控制器13。在控制器13生成充电控制指令的过程中，还可以综合蓄电池12的温度情况，比如：蓄电池温度过高及时报警，因此可以实现对蓄电池的管理，提高蓄电池的工作寿命。
24.另一些实施例中，风力发电机组的变桨备用电源系统还包括第二温度传感器，该第二温度传感器与控制器13连接，并设置于风力发电机组的风机轮毂处，用于检测风力发电机组的风机轮毂的温度值并向控制器13传输。因此，本方案还可以监测风机轮毂的状态，从而控制充放电电流，提高设备的使用寿命。
25.一些实施例中，第一温度传感器和第二温度传感器可以采用双端集成温度传感器，例如：ad590温度传感器。
26.图2是根据本公开一实施例提供的风力发电机组的变桨备用电源控制方法的流程示意图，如图2所示，包括：
27.s201：控制整流电路将外部电源的交流电转换为第一直流电并传输至dc-dc变换电路。
28.本公开实施例中，首先控制整流电路将外部电源的交流电转换为第一直流电并传
输至dc-dc变换电路，其中，整流电路例如可以采用三相整流桥结构，外部电源例如可以是电网或者其它外接电源，对此不作限制。
29.s202：接收用于充电的充电电压电流参数。
30.其中，充电电压电流参数例如可以是外部电源的电压电流值，或者还可以是第一直流电的电压电流值，对此不作限制。在实际应用中，可以实时接收该充电电压电流参数。
31.s203：通过电压检测电路和电流检测电路，获取风力发电机组的变桨系统的蓄电池的第一电压值和第一电流值。
32.其中，该电压检测电路和电流检测电路可以设置于风力发电机组的变桨系统的蓄电池处，用于实时检测蓄电池的第一电压值和第一电流值并传输。在这种情况下，本实施例可以获取蓄电池的第一电压值和第一电流值。
33.s204：根据第一电压值、第一电流值、充电电压电流参数生成充电控制指令并发送至充电开关控制电路。
34.进一步地，根据第一电压值、第一电流值、充电电压电流参数生成充电控制指令并发送至充电开关控制电路。其中，该充电控制指令例如指示是否对蓄电池12进行充电以及充电电压和电流的数值。
35.s205：控制充电开关控制电路，根据充电控制指令向igbt驱动电路发送驱动控制指令，其中，驱动控制指令用于指示igbt驱动电路驱动dc-dc变换电路将第一直流电转换为第二直流电向蓄电池充电。
36.其中，可以根据充电控制指令中的充电电压和电流的数值将第一直流电转换为第二直流电，因此可以根据蓄电池的实际情况进行充电。
37.一些实施例中，还可以在蓄电池和风力发电机组的风机轮毂处设置温度传感器，通过温度传感器，获取蓄电池和风力发电机组的风机轮毂的温度值。进一步地，根据温度值、第一电压值、第一电流值，控制蓄电池的充放电电流值。
38.一些实施例中，可以将温度值、第一电压值、第一电流值分别与对应的预设阈值进行对比，在温度值、第一电压值、第一电流值中任一项超过对应的预设阈值的情况下，减小蓄电池的充放电电流值。从而，可以及时监控设备的工作状态，实现对蓄电池的管理，提高蓄电池的工作寿命。
39.根据本公开的实施例，本公开还提供了一种电子设备、一种可读存储介质和一种计算机程序产品。
40.为了实现上述实施例，本技术还提出一种计算机程序产品，当计算机程序产品中的指令处理器执行时，执行如本技术前述实施例提出的风力发电机组的变桨备用电源控制方法。
41.图3示出了适于用来实现本技术实施方式的示例性计算机设备的框图。图3显示的计算机设备12仅仅是一个示例，不应对本技术实施例的功能和使用范围带来任何限制。
42.如图3所示，计算机设备12以通用计算设备的形式表现。计算机设备12的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元16，系统存储器28，连接不同系统组件(包括系统存储器28和处理单元16)的总线18。
43.总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举
例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(industry standard architecture；以下简称：isa)总线，微通道体系结构(micro channel architecture；以下简称：mac)总线，增强型isa总线、视频电子标准协会(video electronics standards association；以下简称：vesa)局域总线以及外围组件互连(peripheral component interconnection；以下简称：pci)总线。
44.计算机设备12典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被计算机设备12访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。
45.存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(random access memory；以下简称：ram)30和/或高速缓存存储器32。计算机设备12可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图3未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。
46.尽管图3中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如：光盘只读存储器(compact disc read only memory；以下简称：cd-rom)、数字多功能只读光盘(digital video disc read only memory；以下简称：dvd-rom)或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。存储器28可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本技术各实施例的功能。
47.具有一组(至少一个)程序模块42的程序/实用工具40，可以存储在例如存储器28中，这样的程序模块42包括但不限于操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块42通常执行本技术所描述的实施例中的功能和/或方法。
48.计算机设备12也可以与一个或多个外部设备14(例如键盘、指向设备、显示器24等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该计算机设备12交互的设备通信，和/或与使得该计算机设备12能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(i/o)接口22进行。并且，计算机设备12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络(例如局域网(local area network；以下简称：lan)，广域网(wide area network；以下简称：wan)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器20通过总线18与计算机设备12的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合计算机设备12使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、raid系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
49.处理单元16通过运行存储在系统存储器28中的程序，从而执行各种功能应用，例如实现前述实施例中提及的风力发电机组的变桨备用电源控制方法。
50.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本技术的其它实施方案。本技术旨在涵盖本技术的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本技术的一般性原理并包括本技术未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本技术的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
51.应当理解的是，本技术并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本技术的范围仅由所附的权利要求来限制。
52.需要说明的是，在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
53.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本技术的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本技术的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
54.应当理解，本技术的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
55.本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
56.此外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
57.上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
58.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
59.尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。