CN102832647A - 一种风电变桨系统的备用供电装置 - Google Patents

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尤林森
傅建民
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Abstract

本发明揭示了一种风电变桨系统的备用供电装置，所述风电变桨系统中的备用供电装置包括一电性连接电源直流母线的二极管，与所述二极管串联的锂电池组，以及与所述锂电池组并联的锂电池组充电器。本发明的备用供电装置价格低，寿命更长，克服了锂电池在极端情况下会燃烧和爆炸的缺点。更好的满足了风电变桨后备电源频繁充放电且可靠性要求高的要求。

Description

一种风电变桨系统的备用供电装置
技术领域
 本发明涉及一种供电装置，尤其涉及一种风电变桨系统的备用供电装置，属于风力发电设备技术领域。
背景技术
随着不可再生能源在世界范围面临枯竭的窘境，为满足工业化生产和人类生活所需，人们对太阳能、风力、水力这些可再生能源的关注和利用已日渐提升。其中，风力发电是一种已经发展相对成熟的新能源开发技术，有着广泛的普及和应用。
在风力发电系统中，为了保证风机系统故障或电网断电的情况下，变桨系统能够收桨，并且在电网电压瞬间波动的情况下,变桨系统能够保持正常工作,变桨系统必须拥有自己的后备电源。如图1所示，一般是在变桨驱动器的直流母线上通过二极管11并联一个后备电池组12，风机正常工作时,后备电池组12处于充电状态。当电网断电或其他原因导致电网电压跌落时，变桨系统就自动切换到后备电池组12供电。电网恢复正常时，再自动恢复成电网供电。两种供电之间可以无缝切换，无延时和冲击。
在风电变桨系统中，后备电池组12一般采用铅酸蓄电池组或超级电容组。两者相比铅酸电池的成本较低，但比容小，充电时间长，维护麻烦，寿命短是其不可忽视的缺点。超级电容组虽克服了上述缺点，但其成本较高，在风电行业普遍压缩成本的今天，显然难以大规模推广。
发明内容
本发明为了解决这一技术问题，提出了一种风电变桨系统的备用供电装置。
本发明的目的，将通过以下技术方案得以实现：
一种风电变桨系统的备用供电装置，所述风电变桨系统中的备用供电装置包括一电性连接电源直流母线的二极管，与所述二极管串联的锂电池组，以及与所述锂电池组并联的锂电池组充电器。
作为本发明进一步改进，所述锂电池组由多个电池块组成，每个电池块为12V，每个电池块由四个电芯组成。
作为本发明进一步改进，所述锂电池组由18个电池块串联组成。
作为本发明进一步改进，所述的锂电池组特性为216V/7.2Ah。
本发明的有益效果主要体现在：首先，锂电池比铅酸电池比容大，寿命长，比超级电容成本低，且无污染；是在风电变桨系统后备电源较为理想的替代方案。
其次，本发明采用新型锂电池电极材料磷酸铁锂，与其它锂电池材料相比，价格更低，寿命更长，且克服了锂电池在极端情况下会燃烧和爆炸的缺点。磷酸铁锂电池1C充放循环寿命可达2000次，单节电池过充电压30V不燃烧，穿刺不爆炸，磷酸铁锂电池更易串联使用，更好的满足了风电变桨后备电源频繁充放电且可靠性要求高的要求。
附图说明
图1是现有技术的风电变桨系统的备用供电装置的电路示意图。
图2是本发明的具体实施方式的风电变桨系统的备用供电装置的电路图。
图3是锂电池组的电路图。
图4是本发明的锂电池组充电器电路图。
图5是具体实施方式中开关电源电路内部电路图。
图6是具体实施方式中过流过压软起缓冲电路图。
具体实施方式
一种风电变桨系统的备用供电装置，如图2所示，所述风电变桨系统中的备用供电装置包括一电性连接电源直流母线的二极管21，与所述二极管21串联的锂电池组20，以及与所述锂电池组20并联的锂电池组充电器22。
如图3所示，所述锂电池组由18个电池块串联组成规格为216V/7.2Ah，每个电池块为12V，由四个电芯组成。当然，也可以按照不同的电压等级和放电容量要求进行电池块的组合，为保持一致性，每个电池块配有充电均压电路。
如图4所示，所述锂电池组充电器包括一开关电源电路221，与所述开关电源电路221并联的恒流限压电路222，与所述恒流限压电路222并联的控制单元、以及与所述恒流限压电路222并联的采样保护电路223，所述采样保护电路223与所述控制单元串联。
如图5所示，所述的开关电源电路的开关电源是具有脉冲宽度调制端口的PWM芯片2212的开关电源、充电故障重启开关2210，及软起缓冲电路2211组成。利用PWM芯片2212的脉冲宽度调制端口，实现锂电池充电和故障软起，提高了锂电池使用的可靠性。
如图6所示，在锂电池组充电器内部设置有特定的过流过压软起缓冲电路，通过过流电路1的过流比较，过压电路2的过压比较，锂电池组充电器如果检测到过流过压故障，立刻通过触发器3关闭PWM芯片2212，再通过CPU置位触放器重起，并计重起次数，如果重起次数到达设定的安全值就不再重起锂电池组充电器。重起锂电池组充电器时，在充电故障重启开关2210的管上串接了一个RC缓冲电路，PWM芯片2212的脉冲宽度调制端口电压就会沿RC充电曲线上升，锂电池组充电器的输出电压也就会沿RC充电曲线上升，这样就达到了软起的目的，减小了冲击，进一步保证了锂电池组的充电安全。
锂电池比容大，寿命长，成本低，无污染，是现有技术中风电变桨系统后备电源较为理想的替代方案，本方案采用新型锂电池电极材料磷酸铁锂，与其它锂电池材料相比，价格更低，寿命更长，且克服了锂电池在极端情况下会燃烧和爆炸的缺点。磷酸铁锂电池1C充放循环寿命可达2000次，单节电池过充电压30V不燃烧，穿刺不爆炸，磷酸铁锂电池更易串联使用，更加满足风电变桨后备电源频繁充放电且可靠性要求高的要求。
本发明尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种风电变桨系统的备用供电装置，其特征在于：所述风电变桨系统中的备用供电装置包括一电性连接电源直流母线的二极管，与所述二极管串联的锂电池组，以及与所述锂电池组并联的锂电池组充电器。
2.如权利要求1所述的一种风电变桨系统的备用供电装置，其特征在于：所述锂电池组由多个电池块组成，每个电池块为12V，每个电池块由四个电芯组成。
3.如权利要求2所述的一种风电变桨系统的备用供电装置，其特征在于：所述锂电池组由18个电池块串联组成。
4.如权利要求3所述的一种风电变桨系统的备用供电装置，其特征在于：所述的锂电池组特性为216V/7.2Ah。
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