一種風(fēng)力發(fā)電機組蓄電池內(nèi)阻監(jiān)測系統(tǒng)及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電機組變槳系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種風(fēng)力發(fā)電機組蓄電池內(nèi)阻監(jiān)測系統(tǒng)及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，閥控式鉛酸蓄電池在許多領(lǐng)域都得到了迅速推廣應(yīng)用。在風(fēng)電機組變槳系統(tǒng)中，密封閥控式鉛酸蓄電池是應(yīng)用廣泛的后備電源儲能設(shè)備之一。在風(fēng)電機組運行現(xiàn)場，變槳用蓄電池壽命短、故障多、維護成本高等一系列的問題都會影響風(fēng)電機組正常運行。根據(jù)風(fēng)電機組設(shè)計壽命，在風(fēng)電機組的壽命周期中，蓄電池要更換5次?8次，蓄電池的費用可達變槳系統(tǒng)總投資的40%以上。無論從系統(tǒng)運行可靠性、可維護性，還是經(jīng)濟效益角度考慮，后備電源都成了變槳系統(tǒng)中十分薄弱的環(huán)節(jié)。現(xiàn)在應(yīng)用于蓄電池的監(jiān)測技術(shù)不能很好的監(jiān)測蓄電池的狀態(tài)，而蓄電池的內(nèi)阻信息可以很好反應(yīng)其蓄電池的狀態(tài)。
[0003]目前測量蓄電池內(nèi)阻的常見方法有密度法、開路電壓法、直流放電法和交流法等。其中:密度法，是通過測量蓄電池電解液的密度來估算蓄電池的內(nèi)阻，常用于開口式鉛酸電池的內(nèi)阻測量，該方法的適用范圍窄。開路電壓法，是通過測量蓄電池的端電壓來估計蓄電池內(nèi)阻，精度很差，甚至有可能得出錯誤結(jié)論。直流放電法，是通過對電池進行瞬間大電流放電，測量電池上的瞬間電壓降，再通過歐姆定律計算出電池內(nèi)阻，雖然這種方法在實踐中也得到了廣泛的應(yīng)用，但是無法實現(xiàn)在線測量。交流法，是通過對蓄電池注入一個恒定的交流電流信號，測量出蓄電池兩端的電壓響應(yīng)信號以及兩者的相位差，由阻抗公式來確定蓄電池的內(nèi)阻。該方法不需對蓄電池進行放電，可以實現(xiàn)安全在線檢測電池內(nèi)阻，故不會對蓄電池的性能造成影響。但該方法需要測量交流電流信號、電壓響應(yīng)信號以及電壓和電流之間的相位差，不但干擾因素多，而且增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，同時也影響了測量精度。同時，現(xiàn)有交流法測試內(nèi)阻都利用鎖相放大環(huán)節(jié)進行小信號處理，由于專門鎖相放大芯片價格較為昂貴，故這種方法對于需要控制成本的場合也并不適用。
[0004]申請?zhí)枮镃N200810055316的中國專利涉及一種蓄電池內(nèi)阻測量方法，屬于利用蓄電池大電流直流放電法測量蓄電池內(nèi)阻的測量方法。具體步驟如下:選用大功率，高精度、小阻值的電阻作為放電電阻;控制大功率繼電器閉合，接通放電回路使蓄電池對所述放電電阻進行瞬間放電，放電時間控制在7 -12 s，同時測量放電時的放電電流I和蓄電池兩端的電壓VI;斷開放電回路，延時l-2ms，測量此時的蓄電池兩端的電壓V2;計算蓄電池的內(nèi)阻。上述蓄電池內(nèi)阻的測量方法可以測量蓄電池的內(nèi)阻，但是:(I)上述測量方法的時間控制不易把握，有可能造成測量失敗；(2)測量方法不易操作，有可能測量結(jié)果的誤差較大。
[0005]申請?zhí)枮镃N201510275601的中國專利公開了一種鉛蓄電池內(nèi)阻檢測電路，包括用于為電池放電、使電池的正負(fù)極上產(chǎn)生電壓壓降的放電模塊，用于采集電池正負(fù)極電壓壓降的壓降采集模塊，用于檢測負(fù)載上電壓值的負(fù)載電壓檢測模塊和處理計算模塊。所述處理計算模塊根據(jù)負(fù)載上的電壓值計算出電池內(nèi)阻的平均電流，再根據(jù)電池正負(fù)極的電壓壓降和電池內(nèi)阻的平均電流計算出電池內(nèi)阻。
[0006]鑒于此提出本發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的為克服現(xiàn)有技術(shù)風(fēng)力發(fā)電機組蓄電池內(nèi)阻測量不能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸，測量中沒有考慮溫度、形變等因素的影響，測量誤差較大等的缺點，提供一種風(fēng)力發(fā)電機組蓄電池內(nèi)阻監(jiān)測系統(tǒng)。
[0008]為了實現(xiàn)該目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0009]所述的系統(tǒng)包括PTC放電負(fù)載模塊、多個單體蓄電池串聯(lián)連接的蓄電池組和分別與單體蓄電池并聯(lián)的多個蓄電池單體監(jiān)測模塊，所述的PTC放電負(fù)載模塊和蓄電池組串聯(lián)，所述的PTC放電負(fù)載模塊上集成有第一電流監(jiān)測裝置，所述的蓄電池單體監(jiān)測模塊包括測量單體蓄電池電壓的電壓監(jiān)測裝置。
[0010]通過單體蓄電池對PTC放電負(fù)載模塊放電，記錄蓄電池放電時的電壓和停止放電時的瞬時電壓以及瞬時電流即可計算蓄電池的內(nèi)阻。每個單體蓄電池分別并聯(lián)有蓄電池單體監(jiān)測模塊，便于了解每個單體蓄電池的電壓，內(nèi)阻等信息。
[0011 ] 進一步的，還包括蓄電池組監(jiān)測主機，所述的蓄電池組監(jiān)測主機分別與PTC放電負(fù)載模塊、蓄電池單體監(jiān)測模塊通信連接。所述的蓄電池組監(jiān)測主機可以控制PTC放電負(fù)載模塊是否工作，同時可以獲得蓄電池單體監(jiān)測模塊的相關(guān)數(shù)據(jù)，便于進行蓄電池的內(nèi)阻監(jiān)測。
[0012]進一步的，還包括第二電流監(jiān)測裝置，所述的第二電流監(jiān)測裝置與蓄電池組串聯(lián)，所述的蓄電池組監(jiān)測主機與第二電流監(jiān)測裝置通信連接。在蓄電池組連接外部負(fù)載時，可以通過電壓監(jiān)測裝置測得單體蓄電池的電壓，斷開與外部負(fù)載的連接后，可以通過第二電流監(jiān)測裝置測得斷開瞬間的電流，通過電壓監(jiān)測裝置測得斷開瞬間的電壓，從而可以測得蓄電池的內(nèi)阻，了解每個單體蓄電池的電壓，內(nèi)阻，電流等信息。
[0013]進一步的，所述的蓄電池單體監(jiān)測模塊還包括溫度傳感器和形變傳感器。溫度傳感器和形變傳感器可以測量單體蓄電池的溫度、形變等參數(shù)，在單體蓄電池的溫度、形變等達到預(yù)設(shè)值時，可以啟動單體蓄電池的內(nèi)阻測量，從而可以用于監(jiān)測系統(tǒng)的電流、蓄電池組的電壓、蓄電池組總內(nèi)阻、單個蓄電池的內(nèi)阻、蓄電池的容量等。
[0014]進一步的，還包括無線空氣溫濕度傳感器模塊和/或無線門磁傳感器模塊，所述的無線空氣溫濕度傳感器模塊和/或無線門磁傳感器模塊與蓄電池組監(jiān)測主機通信連接。所述的無線空氣溫濕度傳感器模塊可以用于獲得風(fēng)力發(fā)電機組機艙的環(huán)境溫濕度等參數(shù)，從而能夠獲得機艙不同溫濕度環(huán)境下，蓄電池的溫度，電壓，內(nèi)阻等信息，同時上述傳感器與蓄電池監(jiān)控主機之間采用無線傳輸方式進行數(shù)據(jù)的傳遞。所述的無線門磁傳感器模塊能夠?qū)崿F(xiàn)機艙艙門關(guān)閉狀態(tài)下的風(fēng)力發(fā)電機組蓄電池的內(nèi)阻監(jiān)測和數(shù)據(jù)傳遞。
[0015]本發(fā)明的另一個目的是提供一種風(fēng)力發(fā)電機組蓄電池內(nèi)阻的監(jiān)測系統(tǒng)的控制方法，所述的控制方法可以在需要監(jiān)測內(nèi)阻時進行蓄電池的內(nèi)阻監(jiān)測，也可以在單體蓄電池的溫度、電壓、形變等達到預(yù)設(shè)值時，進行蓄電池的內(nèi)阻監(jiān)測，所述的蓄電池內(nèi)阻測試系統(tǒng)的控制方法為:
[0016]a、控制蓄電池組接通PTC放電負(fù)載模塊，單體蓄電池對PTC放電負(fù)載模塊放電，蓄電池單體監(jiān)測模塊的電壓檢測裝置測得相應(yīng)單體蓄電池的電壓Vl;
[0017]b、控制蓄電池組斷開與PTC放電負(fù)載模塊的連接，單體蓄電池停止對PTC放電負(fù)載模塊放電，第一電流監(jiān)測裝置測得斷電瞬間的瞬時電流II，蓄電池單體監(jiān)測模塊的電壓檢測裝置測得斷電瞬間的瞬時電壓V2;
[0018]c、由R = (V2-V1) /I I計算得到單體蓄電池內(nèi)阻。
[0019]進一步的，蓄電池組斷開與PTC放電負(fù)載模塊的連接時，控制方法如下:
[0020]al、控制蓄電池組接通外部負(fù)載，單體蓄電池對外部負(fù)載放電，蓄電池單體監(jiān)測模塊的電壓檢測裝置測得相應(yīng)單體蓄電池的電壓V3;
[0021]bl、控制蓄電池組斷開與外部負(fù)載的連接，單體蓄電池停止對外部負(fù)載放電，第一電流監(jiān)測裝置測得斷電瞬間的瞬時電流12，蓄電池單體監(jiān)測模塊的電壓檢測裝置測得斷電瞬間的瞬時電壓V4;
[0022 ] c 1、Rl = (V4-V3) /12計算得到單體蓄電池內(nèi)阻。
[0023]進一步的，所述蓄電池組監(jiān)測主機監(jiān)測蓄電池組是否接通外部負(fù)載，若是，則斷開