[发明专利]一种风力发电机组变桨系统用超级电容管理系统及管理方法

说明书

本发明公开了一种风力发电机组变桨系统用超级电容管理系统及方法，所述的管理系统包括被动均压单元、主动均压单元、过压监测单元、极性监测单元和温度监测单元；被动均压单元为并联在超级电容单体两端的均压电阻；主动均压单元为并联在超级电容单体两端的两个分压电阻，比较器的一个输入端接在基准电压上，另一个输入端接在上述的两个分压电阻之间，比较器的输出端接在三极管的输入端上，三极管的输出端与泄放电阻电连接。本发明所公开的管理系统及管理方法，能够有效均衡各超级电容单体的工作电压，延长其使用寿命；能够实时监测各超级电容单体的工作状态，防止其过充、过温；能够提前诊断超级电容单体的各种故障，并加以预警，提高后备电源系统的可靠性。

技术领域

本发明属于风力发电机变桨系统领域，特别涉及该领域中的一种风力发电机组变桨系统用超级电容管理系统及管理方法。

背景技术

变桨系统是大型风力发电机组控制系统的核心部件之一，通过调整风机桨叶的角度控制风轮转速，从而控制发电机组的输出功率以及紧急情况下的顺桨停机。因此，变桨系统对风机安全、稳定、高效的运行具有十分重要的作用。

当电网状态正常时，由三相交流电网为变桨系统提供能量，当电网断电或发生低压穿越等紧急情况时，由后备电源为变桨系统供电，保证风机实现顺桨功能。

目前，变桨系统通常选用铅酸蓄电池或超级电容作为后备电源，而超级电容因为具有循环使用寿命长、工作温度范围宽，免维护等优点，正被越来越多的应用于变桨系统中。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种风力发电机组变桨系统用超级电容管理系统及管理方法。

本发明采用如下技术方案：

一种风力发电机组变桨系统用超级电容管理系统，其改进之处在于：所述的管理系统包括被动均压单元、主动均压单元、过压监测单元、极性监测单元和温度监测单元；被动均压单元为并联在超级电容单体两端的均压电阻；主动均压单元为并联在超级电容单体两端的两个分压电阻，比较器的一个输入端接在基准电压上，另一个输入端接在上述的两个分压电阻之间，比较器的输出端接在三极管的输入端上，三极管的输出端与泄放电阻电连接；过压监测单元为并联在超级电容单体两端的两个分压电阻，比较器的一个输入端接在基准电压上，另一个输入端接在上述的两个分压电阻之间，比较器的输出端接在三极管的输入端上，三极管的输出端与光耦电连接，光耦则接入VS信号电路；极性监测单元为与超级电容单体极性反向的二极管，该二极管和光耦电连接；温度监测单元为温度开关，该温度开关在温度低于设定值时常闭，温度高于设定值时断开，温度从高于设定值降至比设定值低30℃时再恢复常闭。

进一步的，主动均压单元的基准电压为2.6V。

进一步的，过压监测单元的基准电压为2.7V。

进一步的，极性监测单元的二极管通过电阻和光耦电连接。

进一步的，极性监测单元的光耦也接入VS信号电路。

进一步的，温度开关的温度设定值为70℃。

一种风力发电机组变桨系统用超级电容管理方法，将各超级电容单体依次串联在一起接入充电器后，使用上述的管理系统，其改进之处在于：

（1）被动均压：

当各超级电容单体串联在一起使用时，受超级电容单体容量、漏电流及ESR等参数差异的影响，各超级电容单体电压存在不均衡的问题。长期使用，电压的不均衡将会影响超级电容单体的寿命。

通过测量超级电容单体的漏电流，可以得出超级电容单体的等效并联电阻，根据等效并联电阻值选取被动均压单元的均压电阻，从而实现超级电容单体电压均衡；

（2）主动均压：