[实用新型]超级电容储能的直流变桨距系统

说明书

技术领域

本实用新型属于风力发电装置范围，尤其是一种超级电容储能的直流变桨距系统。

背景技术

变桨距系统作为大型风电机组的技术核心，可改善桨叶受力状况、获取最大风量、提高机组的发电效率和电能质量，并可在超高风速下紧急顺桨以保证风机安全运行。

电动变桨距系统采用伺服电机对每个桨叶进行单独调节，结构简单，不存在漏油、卡塞等现象，因而受到广泛关注，直流电机是电动变桨距系统中的重要执行机构。

电动变桨距系统采用三相四线制电源供电，为实现故障或断电后的紧急变桨功能，需要储能装置作为后备电源供给电机将桨叶调为顺桨位置。储能装置一般采用蓄电池，但超级电容以其充放电速度快、效率高、循环寿命长等特点而在风电领域很有发展前景。

专利CN2736554Y和CN101083404A公布了采用超级电容与直流母线直接连接的电动变桨距系统方案，该方案必须选择容量很大的超级电容才能满足使用要求，因而能量利用率低，经济性差。

专利CN201050444Y公布了基于蓄电池和直流电机的变桨距系统，紧急变桨时，蓄电池通过简单电路给电机供电，而不经过电机驱动器。这种方案使得电机可控性变差，而且一旦控制装置出现故障，将难以有效控制电机。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有电动变桨距系统的上述缺陷，提供了一种新型的超级电容储能的直流变桨距系统。该系统采用了超级电容组，由于超级电容的能量利用率高，所以减少了其实际使用容量，降低了系统成本；具备充放电控制器和驱动桥双重控制装置，不但使直流电机的可控性更好，而且提高了系统的可靠性。

为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案。本实用新型包括超级电容组1、充放电控制器2、直流电机3、电机驱动器4。

所述的电机驱动器4包括前端处理装置5和驱动桥6。电机驱动器4的输入端即前端处理装置5的输入端接三相交流电源A、B、C，前端处理装置5的输出端接至直流母线P、直流母线N上。驱动桥6由功率开关器件构成，其输入端与直流母线相连接，输出端与直流电机3相连接。

充放电控制器2的端口a与超级电容组1连接。端口b经开关K1连接至直流母线，同时充放电控制器2的端口b还与直流电机输入端口通过开关K2、开关K3相连接。端口c通过开关K5与单相交流电源连接，端口d通过开关K4与三相交流电源连接。

当电能由超级电容组1经充放电控制器2流向直流母线时，充放电控制器2具有升压功能，使超级电容可以释放更多的储能，因此，高能量利用率降低了其实际使用容量，从而使系统成本降低。

当超级电容组1充电时，电能从供电电源经充放电控制器2流向超级电容组1，供电电源根据需要从直流母线、三相交流电源或单相交流电源中任意选择其一，因此，超级电容的充电方式更灵活。

系统正常工作时，电机驱动器4接收的电能来自三相交流电源A、B、C。

充放电控制器2的端口b同时与直流电机输入端口通过开关K2、开关K3相连接。发生电源断电故障需要紧急变桨时，可通过两种方式控制电机：一是控制充放电控制器2和驱动桥6实现能量由超级电容组1经充放电控制器2、驱动桥6流向直流电机3；二是控制充放电控制器2和驱动桥6实现能量由超级电容组1经充放电控制器2直接流向直流电机3。两种控制方式均能有效控制电机，而且当一路装置出现故障时，另一路装置仍可有效控制电机，因此提高了系统的可靠性。

本实用新型具有以下优点：

1)超级电容的能量利用率高，减少了其实际使用容量，降低了系统成本。

2)超级电容的充电方式灵活，可以根据实际需要选择直流母线、单相或三相交流作为充电电源。

3)直流电机具备充放电控制器和驱动桥双重控制装置，且二者互为备用，不仅使电机的可控性更好，而且提高了系统的可靠性。

附图说明

图1是超级电容储能的直流变桨距系统结构图。

具体实施方式

下面结合图1对本实用新型作进一步说明：

如图1所示，本实施例包括有超级电容组1、充放电控制器2、直流电机3、电机驱动器4。

电机驱动器4包括前端处理装置5和驱动桥6。电机驱动器4的输入端即前端处理装置5的输入端接三相交流电源A、B、C，前端处理装置5的输出端接至直流母线P、直流母线N上。驱动桥6由功率开关器件构成，其输入与直流母线P、直流母线N相连接，输出与直流电机3相连。通过控制功率开关器件的通断，来自直流母线的电能通过驱动桥6送入电机3。