[发明专利]风电用超级电容放电仪、放电方法及超级电容

说明书

风电用超级电容放电仪，包括：主电路、负载电阻RL、传感器、滤波电路、程控放大器和数字控制器等。数字控制器根据温度信号、放电电流信号、放电电压信号通过GPIO电平使得程控放大器改变闭环增益；并输出一路PWM调制信号至负载电阻RL和场效应管G对超级电容进行放电。放电方法，包括：实时电压大于预设放电阈值时，给定放电电流并通过PWM调制信号进行放电，并进入放电闭环；根据获取的实时放电电流与给定放电电流的误差更新PWM调制信号的占空比；当实时放电电流等于给定放电电流时，进行超级电容核容及等效串联阻抗计算：容量小于预设容量值时，或阻抗不符合设定情况时，结束放电。可在10分钟时间内将64V的容量为125F超级电容降低到10V安全工作电压。

技术领域

本发明涉及超级电容，尤其与一种风电用超级电容放电仪、放电方法及超级电容相关。

背景技术

超级电容非常适合高频次、大电流快速充放电。例如，风力发电风机变桨系统（包含超级电容充电器、超级电容、位置伺服电机及其驱动器）实时调整桨叶迎风面，遇到大风等异常天气造成风机无法发电时，超级电容向桨叶伺服电机及其驱动器备电收起桨叶，以免损坏风机。

超级电容向变桨系统提供瞬时大功率电能，超级电容5年换新。更换超级电容时，如果能将超级电容内电荷泄放，利于保障操作安全，但目前市场上尚无成熟超级电容放电仪可采购。风电维护工人在无防护状态下采用搭铁操作进行超级电容放电，该操作存在安全隐患。而现有的针对超级电容的放电方法，效率并不理想，且实施不容易；同时另一方面，随着循环充放电次数增加，超级电容出现老化趋势。超级电容老化后会出现电容值衰减现象，并且其阻抗实部和虚部均呈增加趋势，若是没有针对性的预警，将不利于保障变桨系统安全可靠备电。

发明内容

针对上述相关现有技术的不足与缺陷，本发明提供风电用超级电容放电仪、放电方法及超级电容，实现快速放电，可在10分钟时间内将64V的容量为125F超级电容降低到10V安全工作电压，结合核容和阻抗计算，可以为超级电容维护换新提供预警，可大大加快变桨系统的维护，实施容易，实用性强。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术：

一种风电用超级电容放电仪，其特征在于，包括：主电路、负载电阻R_L、温度传感器、电流传感器、电压传感器、滤波电路、程控放大器和数字控制器；

主电路连接于超级电容两端，包括一场效应管G和一续流二极管D，场效应管G自带有寄生快恢复二极管；

负载电阻R_L通过主电路连接超级电容；

温度传感器，设于主电路，用于检测场效应管G和续流二极管D的温度；

电流传感器，连接于超级电容正极端与负载电阻R_L之间，用于检测放电电流；

电压传感器，连接于超级电容两端，用于检测放电电压；

温度传感器、电流传感器、电压传感器连接滤波电路；滤波电路连接程控放大器，程控放大器连接数字控制器；数字控制器连接主电路；

数字控制器，用于根据温度信号、放电电流信号、放电电压信号向程控放大器提供反馈系数以使得程控放大器改变闭环增益；并用于根据放电信号输出一路PWM调制信号至主电路，以使主电路根据PWM调制信号通过负载电阻R_L和场效应管G对超级电容进行放电。

续流二极管D负极连接超级电容正极端，续流二极管D正极连接场效应管G的D极；场效应管G的G极连接数字控制器的PWM调制信号输出端，场效应管G的S极连接超级电容负极端；负载电阻R_L连接于续流二极管D两端；程控放大器连接数字控制器的AD口和一GPIO口，数字控制器的另一GPIO口连接放电按钮，放电按钮用于在被按压时提供放电信号给数字控制器。