一种变桨系统超级电容充电回路及控制方法与流程

本发明涉及一种变桨系统超级电容充电回路及控制方法，属于风力发电机的变桨控制。

背景技术：

1、变桨系统作为风电机组的重要控制与保护装置，承担着控制桨叶捕获风能的重要作用。当风电机组出现故障时，需要通过变桨系统控制桨叶收桨至安全位置，实现空气制动刹车；而当电网供电异常情况下，变桨系统则需要利用系统自身后备电源提供能量，实现收桨功能。

2、随着变桨技术的不断发展，变桨系统后备电源已由传统的铅酸电池转变为超级电容，为保证系统的安全与成本，在后备电源的升级过程中，对后备电源充电回路的改造是后备电源设计改造的关键性问题。

3、现有变桨系统后备电源的充电方法为：在变桨柜捏安装专用的超级电容充电机，采用独立的充电机进行充电，将会占用变桨柜有限的柜内空间，增加设备的接线，风险点增多。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种变桨系统超级电容充电回路及控制方法，以解决现有技术采用独立的充电机进行充电，将会占用变桨柜有限的柜内空间，增加设备的接线，风险点增多的缺陷。

2、一种变桨系统超级电容充电回路，所述充电回路包括：制动电阻r、二极管d1、二极管d2、开关管、控制器、变桨电机驱动器和超级电容；

3、所述制动电阻r一端与变桨电机驱动器的正端/电阻正端及二极管d1阴极连接，所述制动电阻r另一端分别与变桨电机驱动器的电阻负端及开关管集电极相连，所述开关管的发射极与二极管d2阳极相连，所述二极管d1阳极和二极管d2阴极与超级电容正极相连，所述超级电容负极与变桨电机驱动器超级电容负端相连；所述控制器输出端连接有风机主控plc，所述控制器用于控制开关管对超级电容的充电控制，还用于获取超级电容和充电回路的运行状态数据，并根据所述运行状态数据输出状态反馈信息。

4、进一步地，所述控制器为所述超级电容的充电控制模块，所述控制器包括开关管控制单元、电流采样单元和电压采样单元，所述开关管控制单元用于控制开关管对超级电容的充电控制，所述电流采样单元用于获取超级电容和充电回路的电流数据，所述电压采样单元用于获取超级电容和充电回路的电压数据。

5、进一步地，所述微控制单元的故障状态反馈为do信号反馈、ao信号反馈、通讯信号反馈。

6、进一步地，所述微控制单元用于实时采集超级电容的充电电流和超级电容电压，并对超级电容和充电回路的状态进行监测，同时将状态反馈到变桨控制器。

7、进一步地，所述开关管为igbt模块或mosfet模块。

8、进一步地，所述制动电阻r用于限制充电电流。

9、一种变桨系统超级电容充电回路的控制方法，所述方法包括：

10、控制器产生控制信号接通开关管，使充电回路对超级电容充电；

11、控制器实时采集超级电容的充电电流和超级电容电压，对超级电容和充电回路的状态进行判断，若充电回路出现元器件损坏及超级电容容量异常、电压异常时，通过控制器断开开关管，同时将状态反馈到控制器；

12、风机主控plc接收到控制器状态反馈信号，控制收桨。

13、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

14、本发明所设计的后备充电回路相对简约，所涉及的元器件数量和种类较少，风险点较少，系统出现故障的概率较低，运行稳定性高；

15、本发明所设计的后备单元充电回路，其充电回路供电采用变桨驱动器直流母线上的直流电，节省了传统的充电机的整流部分，采用驱动器制动电阻为来限制充电的电流，进一步提升了制动电阻的利用率，进而降低系统的改造投入成本。

技术特征：

1.一种变桨系统超级电容充电回路，其特征在于，所述充电回路包括：制动电阻r、二极管d1、二极管d2、开关管、控制器、变桨电机驱动器和超级电容；

2.根据权利要求1所述的变桨系统超级电容充电回路，其特征在于，所述控制器为所述超级电容的充电控制模块，所述控制器包括开关管控制单元、电流采样单元和电压采样单元，所述开关管控制单元用于控制开关管对超级电容的充电控制，所述电流采样单元用于获取超级电容和充电回路的电流数据，所述电压采样单元用于获取超级电容和充电回路的电压数据。

3.根据权利要求2所述的变桨系统超级电容充电回路，其特征在于，所述微控制单元的故障状态反馈为do信号反馈、ao信号反馈、通讯信号反馈。

4.根据权利要求2所述的变桨系统超级电容充电回路，其特征在于，所述微控制单元用于实时采集超级电容的充电电流和超级电容电压，并对超级电容和充电回路的状态进行监测，同时将状态反馈到变桨控制器。

5.根据权利要求1所述的变桨系统超级电容充电回路，其特征在于，所述开关管为igbt模块或mosfet模块。

6.根据权利要求1所述的变桨系统超级电容充电回路，其特征在于，所述制动电阻r用于限制充电电流。

7.根据权利要求1-6任一项所述的变桨系统超级电容充电回路的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

技术总结
本发明公开了一种变桨系统超级电容充电回路，所述充电回路包括：所述制动电阻R一端与变桨电机驱动器的正端/电阻正端及二极管D1阴极连接，所述制动电阻R另一端分别与变桨电机驱动器的电阻负端及开关管集电极相连，所述开关管的发射极与二极管D2阳极相连，所述二极管D1阳极和二极管D2阴极与超级电容正极相连，所述超级电容负极与变桨电机驱动器超级电容负端相连；所述控制器输出端连接有风机主控PLC，所述控制器用于控制开关管对超级电容的充电控制，还用于获取超级电容和充电回路的运行状态数据，并根据所述运行状态数据输出状态反馈信息；本发明还公开了一种变桨系统超级电容充电回路的控制方法。

技术研发人员：鲁胜,余泳,王永锋,倪维东,杨大伟,王海,蔡晓峰,赖新芳,丁泉
受保护的技术使用者：国电南京自动化股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11