[发明专利]变桨备用电源系统、变桨系统及风力发电机组

说明书

公开变桨备用电源系统、变桨系统及风力发电机组。所述变桨备用电源系统包括：备用电源管理单元；至少一个超级电容模组，作为变桨系统的备用电源，每个超级电容模组包括串联连接的多个超级电容；其中，所述备用电源管理单元电连接到所述至少一个超级电容模组，并且所述备用电源管理单元的故障触点与所述至少一个超级电容模组中的每个超级电容模组的故障触点串联连接。所述变桨备用电源系统将原有的铅酸蓄电池组替换成超级电容模组，从而消除由于铅酸蓄电池组运行不可靠而给风力发电机组带来的故障以及停机时间和人力费用，提升了风力发电机组的发电量。

技术领域

本公开总体说来涉及风力发电技术领域，更具体地讲，涉及风力发电机组的变桨备用电源系统、变桨系统及风力发电机组。

背景技术

随着风力发电机组规模的逐渐扩大和机组安全保护的日趋完善，风力发电机组的运行的发电性能，即提高风力发电机的发电量和可利用率，受到了越来越多的重视。另一方面，在追求发电效益的同时，又要严格保证风力发电机组的安全性。

在风力发电机组中，变桨系统的一个主要功能是担当机组的气动刹车系统功能。电动变桨系统通过多种检测和控制手段、多重冗余设计保证风力发电机组安全稳定运行。任何故障引起的停机都会使叶片顺桨到90度位置。由此可见，变桨系统对机组的稳定性、安全性，都起着至关重要的作用，尤其作为空气动力刹车，要求变桨系统必须具备很高的可靠和安全性。

如图1所示，现有的直驱风力发电机组的变桨备用电源系统通常采用串联的24节12V、7.2A铅酸蓄电池，其中，每6节铅酸蓄电池组成一个铅酸电池模组(即，图1中的铅酸电池模组1、铅酸电池模组2、铅酸电池模组3和铅酸电池模组4)，同时每12节铅酸蓄电池作为1个单元并匹配一个备用电源管理单元(SBP)。每个SBP与变桨系统的控制器(即，变桨控制器)采用CAN通讯方式进行通信并对每个铅酸蓄电池进行充电和检测，同时将每个铅酸蓄电池模组的电压及其状态通过CAN总线发送至变桨控制器。此外，电池柜内通常配备温度检测、柜内加热等环控系统。

现有的直驱风力发电机组的变桨系统采用直流变桨系统，当风力发电机组发生主电源掉电后，变桨备用电源系统直接驱动变桨电机使桨叶回桨至安全位置(即触发90°限位开关)。

然而，这种变桨备用电源系统存在诸多不足。首先，虽然铅酸蓄电池能量密度大，但是其功率密度小。因此造成充电时间长，且能够提供的短时电流不大。其次，铅酸蓄电池受到温度的影响比较大，夏天易受高温的影响造成铅酸蓄电池的老化，寿命缩短，而冬天易受低温的影响造成铅酸蓄电池的失效，影响风力发电机组安全。再次，由于采用多个SBP(例如，两个SBP)为铅酸蓄电池充电，而两个SBP的故障率较高，因此会造成故障停机时间增加。最后，变桨备用电源系统的所有数据都是通过CAN通讯方式向变桨控制器进行传输，而没有硬接点的故障报警，造成当SBP的通信线路出现某种不可预知的故障时，会降低变桨备用电源系统的可靠性。

发明内容

本公开的实施例提供风力发电机组的变桨备用电源系统、变桨系统及风力发电机组，所述风力发电机组的变桨备用电源系统将原有的铅酸蓄电池组替换成超级电容模组，从而消除由于铅酸蓄电池组运行不可靠而给风力发电机组带来的故障以及停机时间和人力费用，提升了风力发电机组的发电量。

在一个总的方面，提供一种风力发电机组的变桨备用电源系统，所述变桨备用电源系统包括：备用电源管理单元；至少一个超级电容模组，作为变桨系统的备用电源，每个超级电容模组包括串联连接的多个超级电容；其中，所述备用电源管理单元电连接到所述至少一个超级电容模组，并且所述备用电源管理单元的故障触点与所述至少一个超级电容模组中的每个超级电容模组的故障触点串联连接。

可选地，所述至少一个超级电容模组包括串联连接的N个超级电容模组，其中，N为大于1的整数。

可选地，所述备用电源管理单元可通信地连接到变桨系统的控制器，并且具有自身的实际节点地址和用于虚拟另外的备用电源管理单元的虚拟节点地址。