一種風電機組變槳系統(tǒng)超級電容容值的檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種風電機組變槳系統(tǒng)超級電容容值的檢測方法，變槳系統(tǒng)由控制器控制，變槳系統(tǒng)包括變槳驅動器、超級電容，變槳系統(tǒng)通過現(xiàn)場總線與控制器通信。超級電容容值的檢測方法包括以下步驟：斷開變槳系統(tǒng)供電；超級電容給變槳系統(tǒng)供電，直至超級電容電壓降低至第一設定值，槳葉收槳至停機位置；給變槳系統(tǒng)供電，并給超級電容充電至第二設定值；計算超級電容容值；根據(jù)超級電容計算容值進行邏輯判斷，判斷計算容值是否滿足設定條件。本發(fā)明實現(xiàn)了超級電容容值的自動檢測，提高了風電機組運行的可靠性。
【專利說明】 —種風電機組變槳系統(tǒng)超級電容容值的檢測方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種風電機組變槳系統(tǒng)超級電容容值的檢測方法，屬于風力發(fā)電變槳系統(tǒng)【技術領域】。

【背景技術】
[0002]近年來，隨著風電機組的總裝機容量的持續(xù)攀升，業(yè)界對風電機組性能及運行可靠性的要求也逐步提高。變槳系統(tǒng)作為風電機組控制系統(tǒng)的核心子系統(tǒng)之一，其主要功能有兩點:一是，正常運行時，根據(jù)風速的變化調節(jié)槳距角，實現(xiàn)功率的調節(jié)和控制；二是，當風機出現(xiàn)故障時，快速收槳至停機位置，實現(xiàn)氣動剎車，保證風電機組的安全。這其中的第二點功能尤為重要，因為它是關乎風電機組運行的安全及可靠性，是其他一切的基礎。
[0003]對于變槳系統(tǒng)而言，當電網(wǎng)電壓正常時，驅動變槳電機收槳的動力是通過電網(wǎng)整流后來提供的；當電網(wǎng)電壓跌落或者斷電時，需要后備電源給變槳驅動器提供直流電壓，實現(xiàn)葉片安全順槳，達到安全運行的目的。
[0004]變槳系統(tǒng)的后備電源，目前主要有超級電容和蓄電池兩種。相對于蓄電池方案，超級電容具有使用壽命長、功率密度高、響應時間快、充放電效率高和溫度特性好的優(yōu)勢。在風電機組尤其是大兆瓦風電機組變槳系統(tǒng)的后備電源中，應用非常廣泛。
[0005]目前采用超級電容作為后備電源的變槳系統(tǒng)，其充電方式主要有兩種:一是采用RC充電電路，如圖1所示。變槳驅動器通過一個DO點控制充電接觸器Kl，直接將驅動器母線電壓直接經(jīng)充電電阻對超級電容充電。當電容電壓值達到一定值之后，斷開充電接觸器，超級電容自然放電，當其電壓值降低到特定值之后，會再次閉合充電接觸器，對其充電。保證超級電容的電壓始終保持在一個合理的范圍內波動。
[0006]另外一種充電方式為充電器充電，如圖2所示。為了充分利用超級電容器的儲能特性，充電器一般會采用靈活的組合充電方式:在低壓時采用大電流恒流充電，隨著超級電容器端電壓的升高改變?yōu)檫f減恒流充電或恒壓限流充電方式，直至設定電壓，此后，采用浮充的方式保證超級電容電壓始終維持在設定的電壓值上。
[0007]但是隨著超級電容的使用周期的增加，其容值會逐步降低。此時，雖然電壓保持不變，但其實際儲存的能量已經(jīng)隨著容值的降低而減少了。當超級電容所儲存的能量不足以保證葉片完成一次收槳時，風電機組在出現(xiàn)電網(wǎng)掉電或者相關故障情況下，就無法正常收槳，存在飛車的風險。
[0008]而當前，絕大多數(shù)的控制系統(tǒng)僅對超級電容的電壓值進行監(jiān)測，對其容值根本不做判斷或者是僅在例行維護時進行手動檢測，這就降低了風電機組運行的可靠性。


【發(fā)明內容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種風電機組變槳系統(tǒng)超級電容容值的檢測方法，用以解決電容容值不做判斷或手動檢測超級電容引起的風電機組運行可靠性低的問題。
[0010]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括:一種風電機組變槳系統(tǒng)超級電容容值的檢測方法，變槳系統(tǒng)由控制器控制，控制器通過現(xiàn)場總線控制連接變槳系統(tǒng)。
[0011]超級電容容值的檢測方法包括以下步驟:
[0012]I).超級電容給變槳系統(tǒng)供電，直至超級電容電壓降低至第一設定值，槳葉收槳至停機位置；
[0013]2).換電網(wǎng)給變槳系統(tǒng)供電，并將超級電容充電至第二設定值；
[0014]3).計算超級電容容值；
[0015]4).根據(jù)超級電容計算容值進行邏輯判斷，判斷計算容值是否滿足設定條件。
[0016]進一步的，在超級電容給變漿系統(tǒng)供電前斷開電網(wǎng)給變漿系統(tǒng)的供電。
[0017]進一步的，在超級電容滿足自檢條件時，控制器控制超級電容自動開始檢測。
[0018]進一步的，變槳系統(tǒng)包括變槳驅動器、超級電容，控制器通過變槳驅動器控制超級電容容值的檢測，控制器的核心部件是微處理器或者PLC。
[0019]進一步的，變槳驅動器包括整流電路、濾波電容、逆變器；整流電路連接三相交流電，逆變電路連接槳葉驅動電機；超級電容連接在逆變電路的兩端。
[0020]進一步的，計算超級電容容值的方法有兩種應用情況:第一種應用情況是采用RC充電，計算方法是根據(jù)變槳驅動器直流母線電壓、第一設定值、第二設定值、充電電阻、記錄的充電時間進行計算；第二種應用情況是采用充電器充電，計算方法是根據(jù)變槳驅動器直流母線電壓、記錄的充電電流、記錄的充電時間進行計算。
[0021]進一步的，設定條件是計算的實際容值與標稱容值之間的偏差是否大于一定值；或者其實際存儲能量是否滿足一次順槳所需的最大能量要求。
[0022]本發(fā)明是在維持原有硬件系統(tǒng)不變的基礎上，通過控制器的控制和計算來實現(xiàn)電容容值自動測量，并根據(jù)檢測的電容容值進行邏輯判斷；本發(fā)明不額外增加成本，而且提高了風電機組運行的可靠性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是超級電容采用RC充電方式的示意圖；
[0024]圖2是超級電容采用充電器充電的示意圖；
[0025]圖3是超級電容容值檢測方法流程圖；
[0026]圖4是RC充電曲線示意圖。

【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖對本發(fā)明做進一步詳細的說明。
[0028]本發(fā)明提供一種風電機組變槳系統(tǒng)超級電容容值的檢測方法，變槳系統(tǒng)由控制器控制，控制器通過現(xiàn)場總線控制連接變槳系統(tǒng)。
[0029]超級電容容值的檢測方法包括以下步驟:
[0030]I).超級電容給變槳系統(tǒng)供電，直至超級電容電壓降低至第一設定值，槳葉收槳至停機位置；
[0031]2).換電網(wǎng)給變槳系統(tǒng)供電，并將超級電容充電至第二設定值；
[0032]3).計算超級電容容值；
[0033]4).根據(jù)超級電容計算容值進行邏輯判斷，判斷計算容值是否滿足設定條件。
[0034]基于以上技術方案，為了便于表述，以控制器為主控PLC,主控PLC通過CANopen控制連接變槳系統(tǒng)，單個槳葉為【具體實施方式】。但是本發(fā)明不局限于下述的【具體實施方式】。
[0035]如圖3所示，本發(fā)明是在超級電容滿足自檢條件時，控制器控制超級電容自動開始檢測。對主控PLC進行設置，在風電機組啟動后，若滿足超級電容容值檢測條件時，如變槳系統(tǒng)第一次上電、檢測周期到了或者對風電機組進行維護之后，主控PLC控制超級電容進入自動檢測狀態(tài)，主控PLC斷開變槳系統(tǒng)的400V供電。此時，主控PLC通過變槳驅動器換超級電容供電。變槳驅動器包括整流電路、濾波電容、逆變器，整流電路連接三相交流電，逆變電路連接槳葉驅動電機，超級電容連接在逆變電路的兩端。
[0036]主控PLC通過變槳驅動器控制槳葉在特定角度α” α2之間來回轉動，特定角度a 1、α 2選取在靠近順槳的位置，角度不能選擇太小，否則會造成風輪轉速過快，對風電機組的安全帶來隱患。同時，主控PLC通過變槳驅動器實時監(jiān)測超級電容的電壓值，當槳葉的超級電容電壓值小于預先設定的某一電壓參數(shù)值V時，主控PLC控制槳葉收槳至停機完成。
[0037]上述的目的就是為了消耗超級電容的電壓值，這些步驟對于超級電容的容值檢測是必須的。
[0038]圖1所示的是采用RC充電的方案，此時超級電容容值的計算步驟如下:
[0039]停機完成并延時一段時間后，主控PLC下發(fā)充電啟動命令給變槳驅動器，驅動器通過DO點控制充電接觸器Kl 吸合，開始對超級電容充電。記錄下此時超級電容的電壓值Vl，即充電起始電壓，并同時開啟計時器對充電時間進行計時。當電容電壓充至設定電壓值V2，即充電結束電壓時，主控PLC下發(fā)停止充電命令給變槳驅動器，驅動器通過DO點斷開接觸器Κ1，計時器停止計時，計時器的計時時間為At，即充電時間。RC充電曲線示意圖如圖4所示。
[0040]由RC充電原理:

【權利要求】
1.一種風電機組變槳系統(tǒng)超級電容容值的檢測方法，其特征在于，所述變槳系統(tǒng)由控制器控制，所述控制器通過現(xiàn)場總線控制連接變槳系統(tǒng)； 所述超級電容容值的檢測方法包括以下步驟: 1).超級電容給變槳系統(tǒng)供電，直至超級電容電壓降低至第一設定值，槳葉收槳至停機位置； 2).換電網(wǎng)給變槳系統(tǒng)供電，并將超級電容充電至第二設定值； 3).計算超級電容容值； 4).根據(jù)超級電容計算容值進行邏輯判斷，判斷計算容值是否滿足設定條件。
2.根據(jù)權利要求1所述的風電機組變槳系統(tǒng)超級電容容值的檢測方法，其特征在于，在超級電容給變漿系統(tǒng)供電前斷開電網(wǎng)給變漿系統(tǒng)的供電。
3.根據(jù)權利要求2所述的風電機組變槳系統(tǒng)超級電容容值的檢測方法，其特征在于，在超級電容滿足自檢條件時，控制器控制超級電容自動開始檢測。
4.根據(jù)權利要求3所述的風電機組變槳系統(tǒng)超級電容容值的檢測方法，其特征在于，所述變槳系統(tǒng)包括變槳驅動器、超級電容，控制器通過所述變槳驅動器控制超級電容容值的檢測，控制器的核心部件是微處理器或者PLC。
5.根據(jù)權利要求4所述的風電機組變槳系統(tǒng)超級電容容值的檢測方法，其特征在于，所述變槳驅動器包括整流電路、濾波電容、逆變器；整流電路連接三相交流電，逆變電路連接槳葉驅動電機；超級電容連接在逆變電路的兩端。
6.根據(jù)權利要求5所述的風電機組變槳系統(tǒng)超級電容容值的檢測方法，其特征在于，所述計算超級電容容值的方法有兩種應用情況:第一種應用情況是采用RC充電，計算方法是根據(jù)所述變槳驅動器直流母線電壓、第一設定值、第二設定值、充電電阻、記錄的充電時間進行計算；第二種應用情況是采用充電器充電，計算方法是根據(jù)變槳驅動器直流母線電壓、記錄的充電電流、記錄的充電時間進行計算。
7.根據(jù)權利要求6所述的風電機組變槳系統(tǒng)超級電容容值的檢測方法，其特征在于，所述設定條件是計算的實際容值與標稱容值之間的偏差是否大于一定值；或者其實際存儲能量是否滿足一次順槳所需的最大能量要求。
【文檔編號】G01R27/26GK104166052SQ201410380150
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年8月4日 優(yōu)先權日:2014年8月4日
【發(fā)明者】高亞春, 程林志, 史航, 盧仁寶, 袁金庫, 楊楊, 蘇中瑩, 張小偉, 張坤 申請人:國家電網(wǎng)公司, 許繼集團有限公司, 許昌許繼風電科技有限公司