[发明专利]变浆系统后备电池在线监测及电压均衡系统以及方法

说明书

技术领域

本发明关于一种变浆系统后备电池在线监测及电压均衡系统以及方法，特别是涉及一种大型风电机组的变浆系统后备电池在线监测及电压均衡系统以及方法。

背景技术

变桨系统是风力发电机组的重要组成部分，根据风速自动调整桨距角使输出功率平稳，同时变桨系统还是风力发电机组的主刹车系统，在停机时使叶片顺桨，利用空气动力学原理使机组停车。目前风机的变桨方式主要是电动变桨，在风机故障或停电等情况下由蓄电池组中储存的电能来实现顺桨停机，以保障风机的安全，一旦顺桨失败，极易造成飞车等事故。在传统的监测系统中，对于蓄电池的参数获取往往并不准确与精确，当蓄电池处于浮充状态时，电池的剩余容量与其端电压的高低无直接关系，不能仅仅从端电压的高低来判定电池的剩余容量。由于蓄电池生产过程中材料、工艺等非一致性，导致了单体电池性能参数的离散性，每个单体电池并没有按理想设定的浮充电压运行。浮充电压不均衡，是电池过充、欠充的前提，也是电池失效，缩短使用寿命的根本原因。在充电机输出电压保持不变的情况下，电池组有过充电池，也必有欠充电池，单体电池电压会相互影响，产生更大的波动，加强了过充和欠充现象。长期运行后造成电池两极分化，过充或欠充最后都导致电池失效，减少使用寿命，更严重的是失效电池给变桨系统系统运行带来巨大的安全隐患。目前的直流电源管理系统中，大多只是对蓄电池组进行整体管理和数据监测，重点放在电压和温度等参数的采集、显示、查询等方面，却忽视了蓄电池组中单体电池不一致性的问题。在循环充放电过程中，各单体电池化学组分的差异以及电池运行历史的不同将使电池的不一致性扩大，导致在同一充放电条件下各单体电池的容量不同。假如让蓄电池组在该情况下运行而不加以管理，将导致个别电池因严重过充或欠充而出现早期失效的现象，从已往的实验数据可知，当单体蓄电池额定循环寿命达到400余次时，其蓄电池组的循环寿命往往只能达到25~30次，经济性、可靠性与安全性均不理想。并且由于风电机组的特殊性，尤其是海上风机，经常性地派驻维护人员前往现场调试设备是不现实的，所以设计一个具有远端监控功能的监测系统是十分必要的。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明之目的在于提供一种变浆系统后备电池在线监测及电压均衡系统以及方法，其不仅可以及时、准确地监测蓄电池组中每节电池的具体参数，依此在远端的监控主机上对变桨控制器进行对应的操作，而且在监测的过程中通过对各个蓄电池组单体进行电压均衡操作，使蓄电池组长期处于健康稳定的状态。

为达上述及其它目的，本发明提出一种变浆系统后备电池在线监测及电压均衡系统，包括变浆驱动及变浆电机、备用蓄电池组模块以及供电及充电电源，另外，该系统还包括：

传感器模块，包含多个传感器，实行分布式安装，该备用蓄电池组模块中每块蓄电池组上均连接有传感器，各传感器将其采集到的每块蓄电池组的参数传送至MCU；

MCU，对接收到的各参数进行分析，将分析结果传送至现场监控主机或充放电控制模块；

现场监控主机，以于发现有异常情况时，向变桨控制模块发出异常信号；

变浆控制模块，以于接收到异常信号时，进行相应处理；以及

充放电控制模块，根据分析结果实现各蓄电池组间的电压均衡，使之都维持在基准电压附近。

进一步地，每块蓄电池组的参数包括电压、内阻及温度。

进一步地，该MCU对于从传感器模块接收到的各参数首先根据电池组的温度依据温度补偿公式确定当前条件下的浮充电压，然后再分析电池组的电压参数。

进一步地，该温度补偿公式为：

V_tc＝V_n-T_cN(T-25);

其中，V_tc为经温度补偿后的浮充电压，V_n为未经温度补偿的浮充电压，T_c为温度补偿系数，N为蓄电池组中的蓄电池个数，T为检测到的蓄电池的温度。

进一步地，该系统还包括远程监控主机，该现场监控主机通过总线或无线信号与该远程监控主机相连。

进一步地，该传感器模块中各传感器为LEM公司的Sentinel传感器。

进一步地，各Sentinel传感器直接从各蓄电池组的正负极连出，将获取到的参数通过通讯线传送至MCU。

进一步地，该MCU为一单片机。

为达到上述及其他目的，本发明还提供一种变浆系统后备电池在线监测及电压均衡方法，包括如下步骤：