[发明专利]风力发电系统储能和卸荷装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电领域，更确切地说涉及一种风力发电系统储能和卸荷装置及其控制方法。

背景技术

独立风力发电供电系统在运行过程中将多余的电能通过充电控制器储存在蓄电池中，当蓄电池处于饱和状态时，多余的电能通过卸荷控制箱转换为热量释放。

目前的独立风力发电供电系统的蓄电池一般采用三阶段充电方式，即恒流、恒压及浮充充电。此种充电方式容易在蓄电池极板形成硫化物结晶盐，而硫化物结晶盐会影响极板与导电溶液的电接触，蓄电池使用时间长了，硫化物结晶盐会使其无法正常工作，从而减少蓄电池的使用寿命。

目前的蓄电池也可通过脉冲充电器进行充电，而现有的脉冲充电器缺乏放电回路，即在充电的过程中无法进行放电，比如电瓶车充电器只具有充电的功能。因此，如果将现有的脉冲充电器应用到风力发电供电系统中，无法将蓄电池内的电能可控地回馈电网，所以现已有的脉冲充电方式不能应用到风力发电系统中。此外，由于风力发电系统在发电过程中产生的电能存在不确定性，这不利于风力发电系统同时进行脉冲充电与卸荷，将给系统设计与控制带来困难。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种使用寿命长且能同时进行充电与卸荷的风力发电系统储能和卸荷装置。

本发明的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的风力发电系统储能和卸荷装置，包括蓄电池组及数字信号处理器；还包括实现电流可逆的斩波电路、用于检测流入流出装置的电能大小的检测电路Ⅰ、用于检测蓄电池充放电的电能大小的检测电路Ⅱ、功率驱动电路及脉冲充电与卸荷电路；所述的斩波电路连接在风力发电系统直流母线与蓄电池组之间；所述的检测电路Ⅰ的一端连接在风力发电系统直流母线与斩波电路之间，所述的检测电路Ⅰ的另一端与数字信号处理器连接；所述的检测电路Ⅱ的一端连接在斩波电路与蓄电池组之间，所述的检测电路Ⅱ的另一端与数字信号处理器连接；所述的功率驱动电路与数字信号处理器连接，所述的功率驱动电路还与斩波电路和脉冲充电与卸荷电路连接，所述的脉冲充电与卸荷电路与斩波电路连接。

采用以上结构后，本发明的风力发电系统储能和卸荷装置与现有技术相比，具有以下优点：

由于本发明的风力发电系统储能和卸荷装置包括电流可逆斩波电路，斩波电路能够将电能可控地流入流出装置；又由于本风力发电系统储能和卸荷装置还包括脉冲充电与卸荷电路，该电路能够控制蓄电池组两端的电压，使蓄电池组实现脉冲充电，避免蓄电池组极板形成硫化物结晶盐，从而可以延长蓄电池组的使用寿命。

作为本发明的一种改进，所述的斩波电路包括绝缘栅双极晶体管Ⅰ、绝缘栅双极晶体管Ⅱ、二极管Ⅰ、二极管Ⅱ及电感；所述的绝缘栅双极晶体管Ⅰ的集电极与风力发电系统直流母线的正极连接，所述的绝缘栅双极晶体管Ⅰ的发射极与绝缘栅双极晶体管Ⅱ的集电极连接，所述的绝缘栅双极晶体管Ⅱ的发射极与风力发电系统直流母线的负极连接，所述的绝缘栅双极晶体管Ⅰ的基极和绝缘栅双极晶体管Ⅱ的基极均与功率驱动电路连接；所述的二极管Ⅰ并联在绝缘栅双极晶体管Ⅱ的集电极和发射极之间，二极管Ⅱ并联在绝缘栅双极晶体管Ⅰ的集电极和发射极之间；所述的蓄电池组连接在绝缘栅双极晶体管Ⅰ的发射极与绝缘栅双极晶体管Ⅱ的集电极之间。

作为本发明的另一种改进，所述的脉冲充电与卸荷电路包括卸荷电阻箱和绝缘栅双极晶体管Ⅲ；所述的卸荷电阻箱的一端连接在斩波电路与蓄电池组之间，所述的卸荷电阻箱的另一端与绝缘栅双极晶体管Ⅲ集电极连接；绝缘栅双极晶体管Ⅲ的基极与所述的功率驱动电路连接，所述的绝缘栅双极晶体管Ⅲ的发射极与斩波电路连接。采用此种结构后，可以对蓄电池组的充放电进行控制，实现蓄电池组的脉冲充电，而且，本装置将卸荷电阻箱融入到脉冲充电部分中，不但能够协调脉冲充电与卸荷，还可以减小装置体积，节约装置成本。

作为本发明的还有一种改进，检测电路Ⅰ包括电压检测Ⅰ和电流检测Ⅰ；所述的电压检测Ⅰ的一端和电流检测Ⅰ的一端均连接在风力发电系统直流母线与斩波电路之间，所述的电压检测Ⅰ的另一端和电流检测Ⅰ的另一端均与数字信号处理器连接。采用此种结构后，电压检测Ⅰ用于检测风力发电系统直流母线的电压，电流检测Ⅰ用于检测流入和流出装置的电流，通过检测电路Ⅰ可以计算出流入流出装置电能的大小。