[发明专利]超级电容器的电容特性检测方法、装置以及变桨系统

说明书

提供一种超级电容器的电容特性检测方法、装置以及变桨系统，该电容特性检测方法包括：确定超级电容器从第一电容电压值充电至第二电容电压值所需的理论充电时间；采集超级电容器从第一电容电压值充电至第二电容电压值的实际充电时间；确定超级电容器的预定电容特性参考值；基于理论充电时间、实际充电时间和预定电容特性参考值，确定超级电容器的预定电容特性值。基于本发明示例性实施例的超级电容器的电容特性检测方法、装置以及变桨系统，能够实现对超级电容器的预定电容特性值的精确检测。

技术领域

本发明总体说来涉及超级电容技术领域，更具体地讲，涉及一种超级电容器的电容特性检测方法和装置以及一种具有超级电容器的风电机组的变桨系统。

背景技术

当风电机组发生故障时，变桨系统会执行紧急收桨功能，实现气动刹车，保障风电机组安全。变桨系统在有电网正常供电的情况下，是依靠电网来进行工作，当电网发生故障时(例如，电网掉电或者低电压穿越)，变桨系统需要依靠后备电源来供电进行收桨操作，为了防止重大事故的发生，严格监控后备电源的性能至关重要。

目前，会将超级电容器作为变桨系统的后备电源。超级电容器的单体击穿、开路、电参数变化(包括电容量超差、损耗角正切值增大、绝缘性能下降或者漏电流上下班升等)、环境湿度、使用时间长短等因素，都会导致超级电容器的容值下降，有效能量减少甚至失效，会严重危害风电机组的安全性和可靠性。因此对超级电容器的容值检测和剩余寿命预估十分重要和必要。

超级电容器具有一定的充放电循环寿命，当超级电容器的寿命下降后，超级电容器的容值和储能量也会骤然下降。随着风电机组数量的急剧增大以及投入运行时间的逐渐变长，对超级电容器寿命的评估也显得比较关键和重要。然而，超级电容器寿命受充放电次数、充放电深度、工作环境温度等诸多过程因素的影响，使得其寿命的评估方法较为复杂且变化量较多。

此外，在运维人员进行超级电容器检修或者器件更换时(包括超级电容器本身和超级电容器周边的设备)，需要对超级电容器进行放电，以保证运维人员的人身安全。其原因是直流电路发生短路比交流电路发生短路危险，第一，是因为直流电弧比交流电弧难以熄灭，如果发生短路不能快速切除将会造成严重损失，第二，是因为同样的电路，直流电阻总是小于交流阻抗，相同电压，短路电流会更大一些。

目前，对超级电容器的检测方法主要存在以下几种方式：

(1)通过超级电容器的电量公式C＝It/ΔU进行容值检测，这种容值检测方式需要获取准确的电流值，而且无法进行超级电容器剩余寿命的检测。

(2)使用计算公式F＝F0-aT^b来预测超级电容器的寿命，但上述计算公式中的参数a、b与超级电容器的充放电次数和工作温度严格相关，对于不同的超级电容模组，其参数均不相同，无法实现对超级电容器检验的通用性判别。

(3)通过检测超级电容器的内阻值来判断超级电容的寿命。由于超级电容器的内阻极小，单位为毫欧，所以难以实现精确的检测，一般需要专业的设置进行检测，也不容易实现在线检测，通过检测内阻难以检测准确的剩余寿命。

发明内容

本发明的示例性实施例的目的在于提供一种超级电容器的电容特性检测方法、装置以及变桨系统，以克服上述至少一种缺陷。

在一个总体方面，提供一种超级电容器的电容特性检测方法，所述电容特性检测方法包括：确定超级电容器从第一电容电压值充电至第二电容电压值所需的理论充电时间；采集超级电容器从第一电容电压值充电至第二电容电压值的实际充电时间；确定超级电容器的预定电容特性参考值；基于理论充电时间、实际充电时间和预定电容特性参考值，确定超级电容器的预定电容特性值。

可选地，确定超级电容器从第一电容电压值充电至第二电容电压值所需的理论充电时间的步骤可包括：确定超级电容器的理论容值；确定对超级电容器进行充电时的充电电阻值；根据所确定的超级电容器的理论容值和充电电阻值，来确定超级电容器从第一电容电压值充电至第二电容电压值的理论充电时间。