[发明专利]风力发电机变桨系统的超级电容检测方法和检测系统

说明书

技术领域

本发明属于电容检测领域，具体地讲，涉及一种风力发电机变桨系统的超级电容检测方法和检测系统。

背景技术

风力发电机中的变桨系统通过控制技术改变叶片的桨距角，从而达到最大的风能利用率，同时还为整个发电机提供急停顺桨的功能。在电网电压供电正常时，变桨控制系统能够稳定运行。然而电网电压可能会发生掉电、跌落等现象，因此变桨系统需要备用电源以防止电网线路出现故障。一旦出现故障，变桨控制系统依靠备用电源储存的能量使风力发电机稳定运行一段时间，实现安全顺桨、保证风力发电机的可靠停机。

与其它类型的电池(例如传统蓄电池)相比，超级电容具有功率密度高、容量大、充放电速度快、使用寿命长、工作温度范围宽、免维护等优点，这些优点使得超级电容非常适合在风力发电机的工况环境中工作。

超级电容相比于其它类型的电池具有很多的优点，但是在风力发电机的实际应用中仍存在一些弊端，任何元器件都存在使用寿命，超级电容也不例外，超级电容的寿命与使用电压、环境温度、充放电次数有关。超级电容的电容值随着使用时间的长短以及环境的变化，会有进一步的衰减。因此需要对超级电容的电容值进行检查。

目前，主要通过在风力发电机组变桨系统中超级电容的直流母线中设置电压监测点，通过读取电压监测点的电压值获取每只电容器的承压情况，然后通过电容器承压情况变化来判断电容器是否损坏。但是，由于现行的超级电容检测系统和检测方式操作复杂且并不准确，所以无法及时准确判断超级电容的电压和电容值是否符合安全顺桨的要求。

因此，为了确保及时并准确地了解风力发电机超级电容的工作状况，需要设计一种简单有效且能及时对超级电容储存容量进行自行检测的方法和系统，进而更容易判断出超级电容的电压和电容值是否符合安全顺桨的要求，保证当来自滑环的电网电压掉电时，备用电源的能量能够足以直接给变桨控制系统供电，从而使得变桨控制系统能够正常工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风力发电机变桨系统的超级电容检测方法和检测系统，以解决电网电压出现故障时风力发电机安全运行的问题。

根据本发明的一方面，提供一种风力发电机变桨系统的超级电容检测方法，所述方法包括：利用风力发电机的三相供电系统的能量依次对风力发电机的三个桨叶进行变桨，使桨叶以设定角速率V从第一桨距角θ₁变桨到第二桨距角θ₂，采集桨叶在第二桨距角θ₂时超级电容的第一电压U₁，其中，θ₁＞θ₂；断开三相供电系统的能量，利用超级电容的能量进行顺桨，使桨叶以设定角速率V从第二桨距角θ₂顺桨至第一桨距角θ₁，采集顺桨后超级电容的第二电压U₂；计算满足安全顺桨的最小电压并确定第二电压U₂是否大于或等于U_m，其中，C₁为超级电容的额定电容值，P为对桨叶进行变桨的变桨电机的功率；如果第二电压U₂小于U_m，则确定超级电容不满足安全顺桨的要求，不能作为变桨系统的备用电源。

所述超级电容检测方法还可包括：如果第二电压U₂大于或等于U_m，则以恒定电流I对超级电容进行充电；选取稳定充电的时间段T₂，检测得到超级电容的电压从第三电压U₃上升到第四电压U₄，计算超级电容的当前电容值并确定计算出的当前电容值C₂是否大于或等于设定值；如果计算出的当前电容值C₂大于或等于设定值，则确定超级电容满足安全顺桨的要求。

所述超级电容检测方法还可包括：如果计算出的当前电容值C₂小于设定值，则确定超级电容不满足安全顺桨的要求，不能作为变桨系统的备用电源。

可利用充电器将来自风力发电机的机舱柜滑环的三相交流电压整流为直流电压，利用直流电压依次对风力发电机的三个桨叶进行变桨。