一种风电机组变桨系统后备电源[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号 CN 207039277 U(45)授权公告日 2018.02.23

(21)申请号 201720774401.1(22)申请日 2017.06.29

(73)专利权人 国华（河北）新能源有限公司

地址 076750 河北省张家口市尚义县满井

镇脑包底村(72)发明人 于建国　邢志刚　张华　李强　(74)专利代理机构 大连智高专利事务所(特殊

普通合伙) 21235

代理人 李猛(51)Int.Cl.

H02J 9/00(2006.01)G01R 31/40(2014.01)F03D 7/00(2006.01)

权利要求书1页 说明书3页 附图1页

()实用新型名称

一种风电机组变桨系统后备电源

(57)摘要

一种风电机组变桨系统后备电源，属于风电技术领域。技术要点是，包括：供电单元、主控制器、充电器、超级电容储能装置、信号转换模块和放电检测回路，所述供电单元分别连接所述充电器和超级电容储能装置，所述主控制器分别连接所述充电器、放电检测回路和信号转换模块，所述充电器连接所述超级电容储能装置，所述超级电容储能装置分别连接所述信号转换模块和放电检测回路。有益效果是:本实用新型所述采用超级电容提高了风电机组的可靠性和稳定性，延长了风电机组的使用寿命，通过主控制器对超级电容储能装置电压的检测，以及风机起机前放电检测回路对超级电容储能装置容量的检测，实现了对后备电源状态的监测，保证风机运行安全。

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权　利　要　求　书

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1.一种风电机组变桨系统后备电源，其特征在于，包括：供电单元、主控制器、充电器、超级电容储能装置、信号转换模块和放电检测回路，所述供电单元分别连接所述充电器和超级电容储能装置，所述主控制器分别连接所述充电器、放电检测回路和信号转换模块，所述充电器连接所述超级电容储能装置，所述超级电容储能装置分别连接所述信号转换模块和放电检测回路。

2.如权利要求1所述的风电机组变桨系统后备电源，其特征在于，所述超级电容储能装置由15个90V/9.6F超级电容模块组成。

3.如权利要求2所述的风电机组变桨系统后备电源，其特征在于，所述的15个90V/9.6F超级电容模块采用5串3并的方式连接。

4.如权利要求1所述的风电机组变桨系统后备电源，其特征在于，所述充电器的型号是PAS395。

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说　明　书

一种风电机组变桨系统后备电源

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技术领域

[0001]本实用新型涉及风电技术领域，尤其涉及一种风电机组变桨系统后备电源。背景技术

[0002]国内目前很多1.5MW风电机组，叶片通过变桨系统驱动，调整叶片升角，进而使风机能够在低风速时吸收最大风能，在超过额定风速时保持稳定恒功率输出，在风机故障时及时收桨进行气动刹车。变桨系统的稳定可靠不仅影响整个风机发电量，甚至直接关系到整个风机的安全，在国内外，因变桨系统故障无法收桨，造成飞车倒塔的事故也不少见。[0003]部分风机变桨系统由于投产较早，受当时变桨系统技术的发展水平所限，采用铅酸蓄电池作为备用电源，这种风电机组的蓄电池故障率高，平均更换年限短，因蓄电池故障及维护更换导致大量的停机时间，发电小时数偏低，影响了机组的长期可靠运行，并投入大量的维护人员和时间，严重影响风电场效益。[0004]机组安装运行后，系统中的驱动部分(驱动器、电机等)相对稳定，蓄电池因使用寿命短(平均2-3年需要更换一次)，故障率高，成为制约整个系统可靠运行的短板。为提高变桨系统可靠性，减少停机时间，需要对风机变桨的备用电源系统进行改造，一次性投入成本，免去多次更换维护的成本，减少发电量损失。[0005]随着储能技术的发展进步，超级电容在风电变桨中得到广泛的应用，因其短时间大电流的放电能力，以及长达8～10年的免维护周期，使得超级电容与蓄电池相比，更加适合用于风电变桨系统。

实用新型内容

[0006]为了解决现有风电机组的蓄电池故障率高，平均更换年限短，因蓄电池故障及维护更换导致大量的停机时间，发电小时数偏低，影响了机组的长期可靠运行，并投入大量的维护人员和时间，严重影响风电场效益等问题，本实用新型提供一种风电机组变桨系统后备电源，该电源克服了采用传统铅酸蓄电池后备电源时故障高、维护难的不足，采用超级电容提高了风电机组的可靠性和稳定性，延长了风电机组的使用寿命。技术方案如下：[0007]一种风电机组变桨系统后备电源，包括：供电单元、主控制器、充电器、超级电容储能装置、信号转换模块和放电检测回路，所述供电单元分别连接所述充电器和超级电容储能装置，所述主控制器分别连接所述充电器、放电检测回路和信号转换模块，所述充电器连接所述超级电容储能装置，所述超级电容储能装置分别连接所述信号转换模块和放电检测回路。

[0008]进一步的，所述超级电容储能装置由15个90V/9.6F超级电容模块组成。[0009]进一步的，所述的15个90V/9.6F超级电容模块采用5串3并的方式连接。[0010]进一步的，所述充电器的型号是PAS395。[0011]本实用新型的有益效果是：

[0012]本实用新型所述的风电机组变桨系统后备电源克服了采用传统铅酸蓄电池后备

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电源时故障高、维护难的不足，采用超级电容提高了风电机组的可靠性和稳定性，延长了风电机组的使用寿命，通过主控制器对超级电容储能装置电压的检测，以及风机起机前放电检测回路对超级电容储能装置容量的检测，实现了对后备电源状态的监测，保证风机运行安全。

附图说明

[0013]图1为本实用新型结构示意图。

[0014]图2为本实用新型超级电容储能装置5串3并的方式连接示意图。

具体实施方式

[0015]下面结合附图1-2对风电机组变桨系统后备电源做进一步说明。[0016]一种风电机组变桨系统后备电源，包括：供电单元、主控制器、充电器、超级电容储能装置、信号转换模块和放电检测回路，所述供电单元分别连接所述充电器和超级电容储能装置，所述主控制器分别连接所述充电器、放电检测回路和信号转换模块，所述充电器连接所述超级电容储能装置，所述超级电容储能装置分别连接所述信号转换模块和放电检测回路。

[0017]所述超级电容储能装置由15个90V/9.6F超级电容模块组成，所述的15个90V/9.6F超级电容模块采用5串3并的方式连接，所述充电器的型号是PAS395。[0018]本实用新型的目的是提供一种寿命长、维护少的风电机组变桨系统后备电源使用方案，能够解决现有风机备用电源故障率高的问题。[0019]利用超级电容宽工作温度范围(-40℃～+65℃)、低温下存储容量不衰减、使用及存储寿命长的特点，替代现有变桨系统的蓄电池。以达到延长备用电源的使用寿命。可以大大减少风场的工作量。由于蓄电池在低温存储或长时间存储，存在因容量下降而失效的风险。采用超级电容后，可以帮助风场降低备品备件的损耗。

[0020]原1.5MW风机备用电源储能部件为机舱后部放置的蓄电池柜。改造过程中，将原来的蓄电池柜拆除，安装超级电容储能装置，超级电容储能装置的柜体与原蓄电池柜安装接口兼容。

[0021]超级电容储能装置的充电器采用被常压变桨方案广泛认可的普尔世PAS395型充电器。充电器供电230VAC接入主控制器，放电检测回路在超级电容发生故障时，驱动主控制器内继电器得电，继电器的触点串在主控制器的电源状态检测点用于反馈超级电容状态。[0022]备用电源电压检测回路：由于电压等级及备用电源内存储能量检测的方式不同，需要对电压检测回路进行改造。增加了信号转换模块，信号转换模块将超级电容储能装置母线电压转换为0～10VDC电压，通过主控制器的AI检测接口检测出超级电容实际电压。[0023]备用电源状态检测方法：本备用电源系统在主控制器上电后，自动开始为超级电容充电，当超级电容充电到440VDC时，开始进入备用电源检测模式，主控控制器通过控制放电检测回路对超级电容储能装置进行先慢速后快速的放电过程，并在放电的过程中通过信号转换模块传送的电压值来判断超级电容容量是否满足要求。[0024]能量计算：电容容值C＝9.6F/15*3＝5.76F，电压工作区间450V～240V。能量Q＝C(Ut*Ut-U0*U0)/2＝5.76*(450*450-240*240)/2J＝417312J。

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结果测试：启动风机，完成备用电源自检过程，完成系统从2度收桨到86度的过程

中，超级电容的电压从450V跌落到430V。证实新系统满足风电机组变桨功率要求。[0026]以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

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说　明　书　附　图

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图1

图2

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