[发明专利]风力发电机组变桨系统的后备电源充电装置及充电方法

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风力发电机组变桨系统的后备电源充电装置及充电方法。

背景技术

目前变速变桨已经成为风力发电机组主要控制方式，变桨系统可以在额定风速以上，控制风力发电机组的叶片节距角随风速的大小进行自动调节。一方面减少风力对风机的冲击，同时保证发电机功率输出的稳定，获取最大的能量。然而，在大风或者突然断电情况下，变桨系统必须依靠后备电源的电量驱动电机，以保证机组的安全，后备电源电量不足或者损坏将会造成严重后果。根据统计，风电行业变桨系统电池后备电源主要采用铅酸蓄电池，寿命一般在2年左右，故障及寿命较短的原因包括充电电流过大损坏电池、长期浮充造成电池内阻增大等，如何提高蓄电池寿命和可靠性对风力发电机组的安全运行具有重要意义。

目前风电行业中对铅酸蓄电池充电方法主要是阶段充电法，包括二阶段充电法和三阶段充电法。

1)二阶段法采用恒电流和恒电压相结合的快速充电方法,首先,以恒电流充电至预定的电压值,然后,改为恒电压完成剩余的充电。一般两阶段之间的转换电压就是第二阶段的恒电压。

2)三阶段充电法在充电开始和结束时采用恒电流充电,中间用恒电压充电.当电流衰减到预定值时,由第二阶段转换到第三阶段。这种方法可以将出气量减到最少,但作为一种快速充电方法使用,受到一定的限制，即不能在短时间内充很大的电量，容易造成长期浮充内阻增大的问题，电池极板容易老化。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种风力发电机组变桨系统的后备电源充电装置及充电方法，它根据蓄电池特性，将充电进行分阶段充电、不仅有恒压恒流充电方式，还有变电压变电流波浪式正负零脉冲充电方式，采用合适的恒流恒压充电数值，避免大电流造成的电解液的气化损失同时，获得较高的充电速度；采用变电压变电流波浪式正负零脉冲电流，脉冲电流幅值和PWM信号的频率均固定,PWM占空比可调,能够在较短的时间内充进更多的电量,提高蓄电池的充电接受能力，即充电效率；避免了由于长期浮充带来的内阻增大的问题，保护电池极板，提高蓄电池寿命。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

风力发电机组变桨系统的后备电源充电装置，包括铅酸蓄电池、充电电路、EMI滤波器、辅助电源、电流采集装置、电压采集装置、温度采集装置、PWM驱动电路、MSP430芯片；所述铅酸蓄电池为所述电流采集装置、电压采集装置、温度采集装置和充电电源充电，所述电流采集装置、电压采集装置、温度采集装置将采集到的信号传输给MSP430芯片，所述MSP430将信号传输给PWM驱动电路，PWM驱动电路将信号传输给充电电路，所述EMI滤波器将信号传输给充电电路和辅助电源，所述辅助电源将信号传输给MSP430芯片。

所述风力发电机组变桨系统的后备电源充电装置所采用的充电方法，将风力发电机组变桨系统后备电源分为三组，每组采用轮询充电，每个充电周期又分为3个阶段，每个阶段分别采用恒流、恒压、变电压变电流波浪式正负零脉冲，3个阶段互相衔接组成一个充电周期。

所述风力发电机组变桨系统的后备电源充电装置所采用的充电方法，主要分为如下步骤：

步骤（1）：开始，以C/2电流对蓄电池进行恒流充电；C根据蓄电池容量获得，如电池容量350AH，充电电流C取容量的1/100，即3.5A；

步骤（2）：判断单体蓄电池电压是否达到0.3VAC；如果是就进入步骤（3）；如果否就返回步骤（1）；

步骤（3）：以充电电压V对蓄电池进行恒压充电；充电电压V根据蓄电池类型获得，对于目前行业通用的12V铅酸蓄电池，通常选取充电电压V取值为13.8V；

步骤（4）：判断充电电流是否降至C/4；如果是就进入步骤（5）；如果否就返回步骤（3）；

步骤（5）：以C/4电流对蓄电池进行恒流充电；

步骤（6）：判断单体蓄电池电压是否达到1.3V；如果是就进入步骤（7）；如果否就返回步骤（5）；

步骤（7）：以变电压变电流波浪式正负零脉冲电流对蓄电池进行负脉冲充电；

步骤（8）：判断单体蓄电池电压是否达到2.4V；如果是就结束，如果否就返回步骤（7）。

本发明的有益效果：

1、采用合适的恒流恒压充电数值，避免大电流造成的电解液的气化损失同时，获得较高的充电速度；