[发明专利]用于风力发电机组的备电装置

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，特别涉及一种用于风力发电机组的备电装置。

背景技术

风力发电机组(简称“风电机组”)的变桨系统是风电机组实现功率控制和转速控制的执行机构，可以用于实现风电机组的紧急停机、安全停机，为风电机组的安全运行提供保障。风电机组的变桨系统配置有备电装置，用于在风电机组发生故障时为变桨系统供电。变桨系统的备电装置主要分为两类，电池备电装置和超级电容备电装置。其中，电池备电装置由于充电电源电能质量较差而容易是电池过冲损坏，而超级电容备电装置具有使用寿命较长和使用频次较高的优点，因此，现有技术中变桨系统的备电装置主要为超级电容备电装置。

如图1所示，风电机组的变桨系统由直流充电电源20供电，直流充电电源20与发电机输电的滑环出线10连接，并通过直流母线40与变桨系统30连接，在发电机正常运行时向变桨系统30供电。超级电容备电装置主要包括一个超级电容组50，其连接在直流充电电源20与变桨系统30之间的直流母线40上，超级电容组50中的各电容并联。超级电容组50在直流充电电源20因发电机故障等因素不能向变桨系统30供电时，向变桨系统30供电。例如，超级电容组50通过直流母线40与变桨系统控制器31、伺服驱动器32等部件连接，使变桨系统控制器31可以正常地控制变桨系统进行变桨动作，根据传感器34的检测结果控制散热除湿电路35进行散热除湿，使变桨系统30处于良好的工作环境，以及使伺服驱动器32可以正常地驱动风电变桨伺服电机33。

但是，由于超级电容组50并联在直流母线40上，直接与直流充电电源20并联，使其容值计算较为困难，且不能同时保证超级电容容量与电压，在超级电容组50的充电过程中常有电压不均与导致超级电容组50损坏。一旦超级电容组50损坏，会造成风电机组无法正常顺桨，这会对风电机组造成严重的损失。而且，超级电容组50不能从直流母线上切除，使变桨系统的维护工作存在一定的不便和安全隐患。

总之，现有技术中风电机组的备电装置不能为变桨系统提供可靠的供电，保证风电机组的正常运行。

发明内容

本发明的实施例提供一种用于风力发电机组的备电装置，通过控制多个超级电容组的串并联，为风电机组的变桨系统提供可靠的供电，进而保证风电机组的正常运行。

为达到上述目的，本发明的实施例提供了一种用于风力发电机组的备电装置，包括：备电控制器以及至少两个超级电容组；所述备电控制器与风力发电机组的变桨系统控制器连接，根据从所述变桨系统控制器获取的变桨系统的工作状态控制所述至少两个超级电容组并联或串联，所述备电控制器通过所述至少两个超级电容组连接直流充电电源与变桨系统连接的直流母线。

进一步地，所述装置还包括：串并联切换电路，所述串并联切换电路分别与所述至少两个超级电容组以及所述备电控制器连接，用于响应所述备电控制器的控制操作，控制至少两个超级电容组在所述变桨系统处于正常工作状态时并联，或者，在所述变桨系统处于紧急停机状态时串联。

进一步地，所述装置还包括：带通滤波器，所述带通滤波器设置在滑环出线端口与所述直流充电电源之间的连接支路上。

进一步地，所述装置还包括：谐波滤波器，所述谐波滤波器设置在滑环出线端口与所述直流充电电源之间的连接支路上，所述谐波滤波器与所述带通滤波器串联或并联。

进一步地，所述装置还包括：第一开关装置和信号检测模块，所述第一开关装置设置在滑环出线端口处，并与所述带通滤波器、所述谐波滤波器以及所述备电控制器连接，所述信号检测模块设置在所述变桨系统的进线主回路上，用于监测所述进线主回路上的电压/电流信号并传送至所述备电控制器；所述第一开关装置，用于响应所述备电控制器的操作，在所述电压/电流信号的谐波含量达到预定含量值时，控制所述带通滤波器和所述谐波滤波器串联，并且，在所述电压/电流信号出现闪变时，控制所述带通滤波器和所述谐波滤波器并联。

进一步地，所述装置还包括：第二开关装置，所述第二开关装置设置在所述至少两个超级电容组与所述直流母线的连接支路上，并与所述备电控制器连接，所述第二开关装置用于响应所述备电控制器根据所述变桨系统发出的工作状态信号后产生的操作指令，导通或断开所述至少两个超级电容组与所述直流母线的连接支路。

进一步地，所述装置还包括：DC-DC电源转换模块，分别与所述直流充电电源以及所述备电控制器连接，用于对所述直流充电电源的电压进行电压转换后，向所述备电控制器供电。