[发明专利]一种风电变桨系统用超级电容充电器及其充电方法

说明书

本发明公开了一种风电变桨系统用超级电容充电器及充电方法，所述的充电器包括与交流电源电连接的整流器，所述整流器的输出电压由第一控制器控制，所述整流器通过第一滤波电容与BUCK电路电连接，所述的BUCK电路包括开关管，与开关管电连接的第一滤波电感，第一滤波电感的一侧与二极管电连接，另一侧与第二滤波电容电连接，另一端通过二极管与超级电容的负极电连接，与第一控制器电连接的第二控制器检测超级电容的电压并控制BUCK电路中开关管的通断。本发明公开的充电方法，充电电流在充电过程中分段单独设定，为超级电容内部的单体平衡提供了等待时间，改善了充电效果。

技术领域

本发明属于风力发电机的变桨控制系统领域，特别涉及该领域中的一种风电变桨系统用超级电容充电器及其充电方法。

背景技术

目前，风力发电变桨系统使用的超级电容充电器，可以分为独立式和变桨驱动器内置充电器两种。独立式超级电容充电器外置于变桨驱动器，作为一个单独的产品，一般是三相输入，输出连接超级电容。由于独立式充电器主电路大多使用高频变压器隔离，导致独立式超级电容充电器体积大，又由于一般采用多级功率变换，导致效率较低，输出充电电流小。内置超级电容充电器集成在变桨驱动器内部，内置超级电容充电器的输入一般是变桨驱动器的直流母线，输出通过二极管连接到超级电容，受变桨驱动器体积限制，内置充电器主电路一般采用不隔离的降压斩波电路，例如BUCK电路，由于受BUCK电路开关管开关损耗大和BUCK滤波电感体积限制，内置充电器的充电电流也不大。综上，目前风力发电变桨系统使用的超级电容充电器，不管独立式还是内置式，都存在充电电流小的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种可以提高充电电流的风电变桨系统用超级电容充电器及其充电方法。

本发明采用如下技术方案：

一种风电变桨系统用超级电容充电器，其改进之处在于，所述的充电器包括与交流电源电连接的整流器，所述整流器的输出电压由第一控制器控制，所述整流器通过第一滤波电容与BUCK电路电连接，所述的BUCK电路包括开关管，与开关管电连接的第一滤波电感，第一滤波电感的一侧与二极管电连接，另一侧与第二滤波电容电连接，所述的二极管、第一滤波电感和第二滤波电容组成闭合回路，所述闭合回路的一端通过电流传感器和二极管与超级电容的正极电连接，另一端通过二极管与超级电容的负极电连接，与第一控制器电连接的第二控制器检测超级电容的电压并控制BUCK电路中开关管的通断。

进一步的，所述的整流器为三相半控桥式整流电路或者三相桥式全控整流电路。

进一步的，所述的电流传感器通过第二滤波电感与二极管电连接。

进一步的，所述的开关管为IGBT或MOSFET。

进一步的，第二控制器通过与超级电容电连接的电压检测电路获取超级电容的电压值。

进一步的，在二极管、第一滤波电感和第二滤波电容组成的闭合回路中，还包括与第二滤波电容电连接的阻尼电阻。

进一步的，所述的BUCK电路既可以采用正端BUCK电路，也可以采用负端BUCK电路。

一种风电变桨系统用超级电容充电方法，使用上述的充电器，其改进之处在于，包括如下步骤：

（1）第一控制器将整流器的输出电压升至ΔU，第二控制器控制BUCK电路中开关管接通，按照设定的充电电流为超级电容充电，超级电容的电压开始上升，第二控制器将超级电容电压值实时传输给第一控制器，第一控制器则控制整流器的输出电压始终比超级电容电压高ΔU；

（2）在超级电容电压达到额定值后，第一控制器控制整流器的输出电压升至直流母线电压并保持不变。

进一步的，步骤（1）中的充电电流在充电过程中分段单独设定。

本发明的有益效果是：