[发明专利]风力发电系统储能和卸荷装置及其控制方法

权利要求书

1.一种风力发电系统储能和卸荷装置，包括蓄电池组（1）及数字信号处理器（2）；其特征在于：还包括实现电流可逆的斩波电路（3）、用于检测流入流出装置的电能大小的检测电路Ⅰ（4）、用于检测蓄电池充放电的电能大小的检测电路Ⅱ（5）、功率驱动电路（6）及脉冲充电与卸荷电路；所述的斩波电路（3）连接在风力发电系统直流母线（8）与蓄电池组（1）之间；所述的检测电路Ⅰ（4）的一端连接在风力发电系统直流母线（8）与斩波电路（3）之间，所述的检测电路Ⅰ（4）的另一端与数字信号处理器（2）连接；所述的检测电路Ⅱ（5）的一端连接在斩波电路（3）与蓄电池组（1）之间，所述的检测电路Ⅱ（5）的另一端与数字信号处理器（2）连接；所述的功率驱动电路（6）与数字信号处理器（2）连接，所述的功率驱动电路（6）还与斩波电路（3）和脉冲充电与卸荷电路（7）连接，所述的脉冲充电与卸荷电路（7）与斩波电路（3）连接。

2.根据权利要求1所述的风力发电系统储能和卸荷装置，其特征在于：所述的斩波电路（3）包括绝缘栅双极晶体管Ⅰ（3.1）、绝缘栅双极晶体管Ⅱ（3.2）、二极管Ⅰ（3.3）、二极管Ⅱ（3.4）及电感（3.5）；所述的绝缘栅双极晶体管Ⅰ（3.1）的集电极与风力发电系统直流母线（8）的正极连接，所述的绝缘栅双极晶体管Ⅰ（3.1）的发射极与绝缘栅双极晶体管Ⅱ（3.2）的集电极连接，所述的绝缘栅双极晶体管Ⅱ（3.2）的发射极与风力发电系统直流母线（8）的负极连接，所述的绝缘栅双极晶体管Ⅰ（3.1）的基极和绝缘栅双极晶体管Ⅱ（3.2）的基极均与功率驱动电路（6）连接；所述的二极管Ⅰ（3.3）并联在绝缘栅双极晶体管Ⅱ（3.2）的集电极和发射极之间，二极管Ⅱ（3.4）并联在绝缘栅双极晶体管Ⅰ（3.1）的集电极和发射极之间；所述的蓄电池组（1）连接在绝缘栅双极晶体管Ⅰ（3.1）的发射极与绝缘栅双极晶体管Ⅱ（3.2）的集电极之间。

3.根据权利要求1或2所述的风力发电系统储能和卸荷装置，其特征在于：所述的脉冲充电与卸荷电路（7）包括卸荷电阻箱（7.1）和绝缘栅双极晶体管Ⅲ（7.2）；所述的卸荷电阻箱（7.1）的一端连接在斩波电路（3）与蓄电池组（1）之间，所述的卸荷电阻箱（7.1）的另一端与绝缘栅双极晶体管Ⅲ（7.2）集电极连接；绝缘栅双极晶体管Ⅲ（7.2）的基极与所述的功率驱动电路（6）连接，所述的绝缘栅双极晶体管Ⅲ（7.2）的发射极与斩波电路（3）连接。

4.根据权利要求3的风力发电系统储能和卸荷装置，其特征在于：检测电路Ⅰ（4）包括电压检测Ⅰ（4.1）和电流检测Ⅰ（4.2）；所述的电压检测Ⅰ（4.1）的一端和电流检测Ⅰ（4.2）的一端均连接在风力发电系统直流母线（8）与斩波电路（3）之间，所述的电压检测Ⅰ（4.1）的另一端和电流检测Ⅰ（4.2）的另一端均与数字信号处理器（2）连接。

5.根据权利要求4的风力发电系统储能和卸荷装置，其特征在于：检测电路Ⅱ（5）包括电压检测Ⅱ（5.1）和电流检测Ⅱ（5.2）；所述的电压检测Ⅱ（5.1）的一端和电流检测Ⅱ（5.2）的一端均连接在斩波电路（3）与蓄电池组（1）之间，所述的电压检测Ⅱ（5.1）的另一端和电流检测Ⅱ（5.2）的另一端均与数字信号处理器（2）连接。

6.一种风力发电系统储能和卸荷装置的控制方法，其特征在于：

（1）、风力发电系统储能和卸荷装置在充电时，风力发电系统直流母线的直流电经过斩波电路的绝缘栅双极晶体管Ⅰ和电感到达蓄电池组，通过脉冲充电与卸荷电路实现对蓄电池的脉冲充电以及对风力发电系统直流母线的多余能量的卸荷；数字信号处理器通过功率驱动电路分别控制绝缘栅双极晶体管Ⅰ和绝缘栅双极晶体管Ⅲ的导通占空比；电压检测Ⅰ检测风力发电系统直流母线流入装置的电压并将检测到的信号传输给数字信号处理器；电流检测Ⅰ检测风力发电系统直流母线流入装置的电流并将检测到的信号传输给数字信号处理器；电压检测Ⅱ检测蓄电池充电的电压并将检测到的信号传输给数字信号处理器，电流检测Ⅱ检测蓄电池充电的电流并将检测到的信号传输给数字信号处理器；

①、当电压检测Ⅰ检测到的电压大于设定值时，数字信号处理器通过功率驱动电路增大绝缘栅双极晶体管Ⅰ的导通占空比，使风力发电系统直流母线上的电压等于所述的电压设定值，以使风力发电系统发出的电能全部流入到装置中；

②、当电压检测Ⅱ检测到的电压大于蓄电池的浮充电压或电流检测Ⅱ检测到的电流大于蓄电池的最大电流值时，数字信号处理器通过功率驱动电路增大绝缘栅双极晶体管Ⅲ的导通占空比，使多余的电能在卸荷电阻箱中卸掉；由于是脉冲充电，每个充电周期分为充电时间和放电时间，在充电时间中，数字信号处理器通过功率驱动电路控制绝缘栅双极晶体管Ⅲ的导通占空比，使电压检测Ⅱ检测到的电压不大于蓄电池组的浮充电压且电流检测Ⅱ检测到的电流不大于蓄电池的最大电流值，从而在充电时间时使风力发电系统发出的电能尽可能地全部充入到蓄电池组中；在放电时间时，数字信号处理器通过功率驱动电路增大绝缘栅双极晶体管Ⅲ的导通占空比，将风力发电系统发出的电能和蓄电池放出的电能一并在卸荷电阻箱中消耗掉；

（2）、风力发电系统储能和卸荷装置在放电时，蓄电池内的电能经过斩波电路的电感和二极管Ⅱ回馈到风力发电直流母线；数字信号处理器通过功率驱动电路控制绝缘栅双极晶体管Ⅱ的导通占空比；电压检测Ⅰ检测风力发电系统直流母线流出装置的电压并将检测到的信号传输给数字信号处理器；电流检测Ⅰ检测风力发电系统直流母线流出装置的电流并将检测到的信号传输给数字信号处理器；电压检测Ⅱ检测蓄电池放电的电压并将检测到的信号传输给数字信号处理器，电流检测Ⅱ检测蓄电池放电的电流并将检测到的信号传输给数字信号处理器；

当电压检测Ⅰ检测到的电压小于设定值时，数字信号处理器启动绝缘栅双极晶体管Ⅱ，装置处于电能流出状态；当检测电路Ⅱ检测到的电流小于蓄电池组最大放电电流时，风力发电系统储能和卸荷装置通过数字信号处理器调节绝缘栅双极晶体管Ⅱ的导通占空比的大小使电压检测Ⅰ检测到的电压等于设定值；当检测电路Ⅱ检测到的电流大于蓄电池组最大放电电流时，风力发电系统储能和卸荷装置通过数字信号处理器调节绝缘栅双极晶体管Ⅱ的导通占空比的大小维持检测电路Ⅱ检测到的电流等于蓄电池组的最大放电电流；当检测电路Ⅱ检测到的电能为蓄电池组的极限电量时，数字信号处理器控制装置不流出电能。