CN108333446A - 基于风电变桨控制系统的超级电容检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于风电变桨控制系统的超级电容检测方法，包括：步骤一：搭建模拟平台；步骤二：模拟外部应力；步骤三：模拟自加速现象；在步骤二和步骤三中，每模拟一个项目一段时间以后，进行步骤四，该基于变桨控制系统的超级电容的检测方法中，通过模拟平台能够进行超级电容各种工况环境模拟；同时，通过模拟外部应力和自加速现象，进行模拟测试，配合电容容量检测能够对超级电容的寿命进行精确检测，从而提高了超级电容在储能系统中的安全性，本发明设计合理，适合推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及风电安全技术领域，具体涉及一种基于风电变桨控制系统的超级电容的检测方法。
背景技术
变桨系统作为风机的核心部件，对风机正常运行起着非常重要的作用，在变桨系统中，超级电容作为一种新兴的储能元件，保证机组安全、稳定、高效的运行。随着从陆地风电到海上风电的跨越，很多技术亟待革新。目前对电容的耐用测试、老化程度尚未有明显的评判标准。
而且，超级电容厂商声称自己的超级电容可充放电50万次，使用过程中无需维修，其实不然，超级电容的使用寿命受多种因素的影响：比如：环境温度、偏置电压、单体参数等，往往使用数月，其性能就已经下降，与厂商出版的手册有出入，因为工况的恶劣和不可控性，然而风电的超级电容又在极端条件下运行，其寿命远远小于标定值，所以本设计着眼于预测超级电容的老化特性，来准确预估电容的状态和使用寿命，确保超级电容在储能系统中的安全性。
发明内容
为了克服上述的不足，本发明的目的是提供一种能够进行超级电容寿命和状态模拟检测的基于变桨控制系统的超级电容检测方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
基于风电变桨控制系统的超级电容检测方法，包括：
步骤一：搭建模拟平台；
所述模拟平台包括温控箱、充放电模块和数据处理模块，所述温控箱的内部设有超级电容模块，所述充放电模块分别与数据处理模块和超级电容模块电连接，所述超级电容模块与数据处理模块电连接；
步骤二：模拟外部应力；
所述外部应力包括温度应力、电压应力和电流应力；
步骤三：模拟自加速现象；
所述自加速现象包括系统温度分布不均匀和充电过程电压不均衡；
在步骤二和步骤三中，每模拟一个项目一段时间以后，进行步骤四；
所述步骤四为电容容量检测，所述电容容量检测包括自检时间计量→电容自检程序激活→电容充电→500ms内测量电容容量→参数计算→结束自检。
优选的，所述电容自检程序激活和电容充电之间，加入了主电源检测，当主电源断开时，需要接好电源，然后继续主电源检测，当主电源接入时，进入到电容充电，这样就能够在进行检测之前，实现自检的顺利运行。
优选的，所述参数计算中，用来计算预定的电容容量与实际的电容容量之间的差值，如果有差别，驱动器报警，如果无差别，则电容状态良好，结束自检。
优选的，所述充放电模块包括可编程直流电源和可编程电子负载，所述可编程直流电源和可编程电子负载均分别与超级电容模块和数据处理模块电连接。
优选的，所述超级电容模块包括若干超级电容，各超级电容组成若干组超级电容串联组，各超级电容串联组并联；通过这种方式可以对各种组合的超级电容组进行测试。
优选的，所述温度应力包括初始稳定温升和工作温度。
优选的，所述电压应力包括偏置电压和放电深度。
优选的，所述电流应力包括充放电倍率、电流变化率和均方根电流。
优选的，为了进行智能化控制和远程监控，所述数据处理模块中设有PLC和天线，所述天线与PLC电连接。
本发明的有益效果是：相对于现有技术，本发明通过模拟平台能够进行超级电容各种工况环境模拟；同时，通过模拟外部应力和自加速现象，进行模拟测试，配合电容容量检测能够对超级电容的寿命进行精确检测，从而提高了超级电容在储能系统中的安全性。
附图说明
本发明将通过下面的具体例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明的外部应力构成示意图；
图2是本发明模拟平台的结构示意图；
图3是本发明的电容容量检测程序框图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
基于风电变桨控制系统的超级电容检测方法，包括：
步骤一：搭建模拟平台；
所述模拟平台包括温控箱、充放电模块和数据处理模块，所述温控箱的内部设有超级电容模块，所述充放电模块分别与数据处理模块和超级电容模块电连接，所述超级电容模块与数据处理模块电连接；
步骤二：模拟外部应力；
所述外部应力包括温度应力、电压应力和电流应力；
步骤三：模拟自加速现象；
所述自加速现象包括系统温度分布不均匀和充电过程电压不均衡；在步骤二和步骤三中，每模拟一个项目一段时间以后，进行步骤四；所述步骤四为电容容量检测，所述电容容量检测包括自检时间计量→电容自检程序激活→电容充电→500ms内测量电容容量→参数计算→结束自检。
其中，自加速现象中，系统温度分布不均匀，则会造成离热源近的超级电容器初始温度较高，这将加速其老化引起ESR增加，而电阻上升反之促使自身更快升温，从而形成正反馈，通过温控箱能够模拟实现；充电过程电压不均衡，造成老化最严重的超级电容器单体同时兼有最低容值与最高充电电压，同样形成正反馈；通过充放电模块能够模拟实现。
如图1所示，步骤一：搭建模拟平台；
所述模拟平台包括温控箱、充放电模块和数据处理模块，所述温控箱的内部设有超级电容模块，所述充放电模块分别与数据处理模块和超级电容模块电连接，所述超级电容模块与数据处理模块电连接；所述充放电模块包括可编程直流电源和可编程电子负载，所述可编程直流电源和可编程电子负载均分别与超级电容模块和数据处理模块电连接；所述超级电容模块包括若干超级电容，各超级电容组成若干组超级电容串联组，各超级电容串联组并联；通过这种方式可以对各种组合的超级电容组进行测试；
温控箱能够用来模拟超级电容的各种工作环境温度；充放电模块，可以模拟超级电容在工作过程中，各种工况；数据处理模块，用来对数据进行采集分析，从而可以实现对超级电容进行精确检测。
如图2所示，步骤二：模拟外部应力；
所述外部应力包括温度应力、电压应力和电流应力；所述温度应力包括初始稳定温升和工作温度；所述电压应力包括偏置电压和放电深度；所述电流应力包括充放电倍率、电流变化率和均方根电流。
以上外部应力，均可以通过温控箱和充放电模块模拟实现；
温度应力中，初始稳定温升，进行不同的稳定温升，来进行模拟；工作温度，模拟不同地区的环境温度，随后进行工作环境模拟；
电压应力中，偏置电压，通过充放电模块，来对各种偏置电压进行模拟；放电深度，通过充放电模块，能够对超级电容进行不同程度的放电程度模拟；
电流应力中，充放电倍率，通过充放电模块来控制充放电的电流，从而来实现充放电的倍率模拟；电流变化率，通过充放电模块来进行电流变化率模拟；均方根电流，通过充放电模块给超级电容施加均方根电流模拟。
如图3所示，在步骤二和步骤三中，每模拟一个项目一段时间以后，进行步骤四；
所述步骤四为电容容量检测，所述电容容量检测包括自检时间计量→电容自检程序激活→电容充电→500ms内测量电容容量→参数计算→结束自检；所述电容自检程序激活和电容充电之间，加入了主电源检测，当主电源断开时，需要接好电源，然后继续主电源检测，当主电源接入时，进入到电容充电，这样就能够在进行检测之前，实现自检的顺利运行；所述参数计算中，用来计算预定的电容容量与实际的电容容量之间的差值，如果有差别，驱动器报警，如果无差别，则电容状态良好，结束自检。
其中，一段时间后，开始电容容量检测，在放电过程中，500ms时间内超级电容放掉一定电量，超级电容电压由V0变为Vt，则：
其中V1为电容最终可放到的电压值。同理，在电容充电过程中也能计算得一个容值，将二者取平均作为超级电容的容值。当测得的电容值与标准值相差超过临界值时，将会报警，同时记录下超级电容的工作寿命。
上述依据本发明为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (9)
1.一种基于风电变桨控制系统的超级电容检测方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一：搭建模拟平台；
所述模拟平台包括温控箱、充放电模块和数据处理模块，所述温控箱的内部设有超级电容模块，所述充放电模块分别与数据处理模块和超级电容模块电连接，所述超级电容模块与数据处理模块电连接；
步骤二：模拟外部应力；
所述外部应力包括温度应力、电压应力和电流应力；
步骤三：模拟自加速现象；
所述自加速现象包括系统温度分布不均匀和充电过程电压不均衡；
在步骤二和步骤三中，每模拟一个项目一段时间以后，进行步骤四；
所述步骤四为电容容量检测，所述电容容量检测包括自检时间计量→电容自检程序激活→电容充电→500ms内测量电容容量→参数计算→结束自检。
2.根据权利要求1所述的基于风电变桨控制系统的超级电容检测方法，其特征在于：所述电容自检程序激活和电容充电之间，加入了主电源检测，当主电源断开时，需要接好电源，然后继续主电源检测，当主电源接入时，进入到电容充电。
3.根据权利要求1所述的基于风电变桨控制系统的超级电容检测方法，其特征在于：所述参数计算中，用来计算预定的电容容量与实际的电容容量之间的差值，如果有差别，驱动器报警，如果无差别，则电容状态良好，结束自检。
4.根据权利要求1所述的基于风电变桨控制系统的超级电容检测方法，其特征在于：所述充放电模块包括可编程直流电源和可编程电子负载，所述可编程直流电源和可编程电子负载均分别与超级电容模块和数据处理模块电连接。
5.根据权利要求1所述的基于风电变桨控制系统的超级电容检测方法，其特征在于：所述超级电容模块包括若干超级电容，各超级电容组成若干组超级电容串联组，各超级电容串联组并联。
6.根据权利要求1所述的基于风电变桨控制系统的超级电容检测方法，其特征在于：所述温度应力包括初始稳定温升和工作温度。
7.根据权利要求1所述的基于风电变桨控制系统的超级电容检测方法，其特征在于：所述电压应力包括偏置电压和放电深度。
8.根据权利要求1所述的基于风电变桨控制系统的超级电容检测方法，其特征在于：所述电流应力包括充放电倍率、电流变化率和均方根电流。
9.根据权利要求1所述的基于风电变桨控制系统的超级电容检测方法，其特征在于：所述数据处理模块中设有PLC和天线，所述天线与PLC电连接。
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