用于中小型风力发电机组变桨储能装置和控制方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911344785.3 (22)申请日 2019.12.24 (71)申请人 上海致远绿色能源股份有限公司 地址 201600 上海市松江区车墩镇留业路 202号 (72)发明人 谢文龙叶余胜袁炜孙开锋 (74)专利代理机构 上海申汇专利代理有限公司 31001 代理人 徐俊 (51)Int.Cl. H02J 3/32(2006.01) H02J 7/34(2006.01) (54)发明名称 一种用于中小型风力发电机组变桨储能装 置和控制方法 (57)摘要 本发明涉及一种一。

2、种用于中小型风力发电 机组变桨储能装置， 包括中小型风力发电机组的 主控系统以及充电机， 主控系统的充电机状态检 测输入端与充电机的状态输出端相连， 其特征在 于， 还包括接入外部电网的电源输入端模块， 电 源输入端模块的三相输出端分别与充电机的三 相输入端及通用变频器的交流输入端相连。 本发 明的另一个技术方案是提供了一种上述的用于 中小型风力发电机组变桨储能装置的控制方法。 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 CN 110994658 A 2020.04.10 CN 110994658 A 1.一种用于中小型风力发电机组变桨储能装置， 包括中小型风力发电机组的主控系统 以及充电机， 主控。

3、系统的充电机状态检测输入端与充电机的状态输出端相连， 其特征在于， 还包括接入外部电网的电源输入端模块， 电源输入端模块的三相输出端分别与充电机的三 相输入端及通用变频器的交流输入端相连， 充电机的直流输出端与超级电容组件的直流端 相连， 超级电容组件的直流端的正极连接防反充二极管的阳极， 防反充二极管的阴极连接 通用变频器的直流输入的正极， 超级电容组件的直流端的负极连接通用变频器的直流输入 的负极， 通用变频器的交流输出端与通用异步/同步电机相连。 2.如权利要求1所述的一种用于中小型风力发电机组变桨储能装置， 其特征在于， 所述 超级电容组件由N个超级电容串联而成。 3.一种如权利要求1。

4、所述的用于中小型风力发电机组变桨储能装置的控制方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤1、 在中小型风力发电机组开机运行前， 主控系统控制充电机对超级电容组件进行 充电， 充电机在对超级电容组件进行充电的过程中， 检测超级电容组件的电压是否达到电 压V1， 从而满足变桨系统储能要求， 若电压未达到电压V1， 则充电机持续对超级电容组件充 电； 步骤2、 主控系统监测充电机反馈的超级电容组件的电压， 若电压达到电压V2， 并且主 控系统监测到变频器处于正常工作状态， 则进入步骤3， 其中， 电压V2电压V1； 步骤3、 主控系统向外部通报系统工作正常， 并控制中小型风力发电机组进入待命状 态。

5、， 进入待命状态的中小型风力发电机组依据外部给出的指令开机， 进入步骤4； 步骤4、 中小型风力发电机组开机后， 主控系统持续监测充电机反馈的超级电容组件的 电压， 若充电机反馈的超级电容组件的电压在一定时间长度T内持续低于电压V2， 则主控系 统向外部通报超级电容组件故障， 并控制中小型风力发电机组停机； 同时， 主控系统持续监测变频器状态， 若主控系统监测到变频器状态异常， 则主控系统 向外部通报变桨驱动器异常， 并控制中小型风力发电机组停机。 权利要求书 1/1 页 2 CN 110994658 A 2 一种用于中小型风力发电机组变桨储能装置和控制方法 技术领域 0001 本发明涉及一种。

6、用于中小型风力发电机组变桨储能装置和该变桨储能装置的控 制方法。 背景技术 0002 随着新能源行业和分布式发电的应用形式被大力推广， 中小型风力发电机组的应 用越来越受到大家的重视， 而主控制系统是决定风力发电机机组的安全与否的关键因素， 特别是对主控变桨系统储能要求。 0003 中小型风力发电机组的主控系统一般都通过在供电电源端或者变桨系统供电电 源端增加UPS电源实现电网故障(或电网意外断开)主控制系统控制风力发电机组到安全停 机状态， 但是UPS由于电池失效或者UPS本体故障导致备用电源失效， 从而主控系统对风力 发电机组可靠性降低， 系统供电如图1。 而大型风力发电机组主控系统采用多。

7、组供电电源冗 余方案， 但成本高， 很难应用在中小型风力发电机组主控系统。 并且在大型风力发电机组变 桨系统多数采用专用变桨驱动器， 但由于成本、 专用驱动器的功率范围等原因， 使其无法在 中小型风力发电机组中应用。 发明内容 0004 本发明的目的是： 中小型风力发电机组中主控变桨系统采用通用变频器(或者伺 服驱动器)实现风力发电机组变桨系统的需求。 本发明的另一个目的是提供了一种控制方 法。 0005 为了达到上述目的， 本发明的一个技术方案是提供了一种用于中小型风力发电机 组变桨储能装置， 包括中小型风力发电机组的主控系统以及充电机， 主控系统的充电机状 态检测输入端与充电机的状态输出端。

8、相连， 其特征在于， 还包括接入外部电网的电源输入 端模块， 电源输入端模块的三相输出端分别与充电机的三相输入端及通用变频器的交流输 入端相连， 充电机的直流输出端与超级电容组件的直流端相连， 超级电容组件的直流端的 正极连接防反充二极管的阳极， 防反充二极管的阴极连接通用变频器的直流输入的正极， 超级电容组件的直流端的负极连接通用变频器的直流输入的负极， 通用变频器的交流输出 端与通用异步/同步电机相连。 0006 优选地， 所述超级电容组件由N个超级电容串联而成。 0007 本发明的另一个技术方案是提供了一种上述的用于中小型风力发电机组变桨储 能装置的控制方法， 其特征在于， 包括以下步骤。

9、： 0008 步骤1、 在中小型风力发电机组开机运行前， 主控系统控制充电机对超级电容组件 进行充电， 充电机在对超级电容组件进行充电的过程中， 检测超级电容组件的电压是否达 到电压V1， 从而满足变桨系统储能要求， 若电压未达到电压V1， 则充电机持续对超级电容组 件充电； 0009 步骤2、 主控系统监测充电机反馈的超级电容组件的电压， 若电压达到电压V2， 并 说明书 1/3 页 3 CN 110994658 A 3 且主控系统监测到变频器处于正常工作状态， 则进入步骤3， 其中， 电压V2电压V1； 0010 步骤3、 主控系统向外部通报系统工作正常， 并控制中小型风力发电机组进入待机。

10、 状态， 进入待命状态的中小型风力发电机组依据外部给出的指令开机， 进入步骤4； 0011 步骤4、 中小型风力发电机组开机后， 主控系统持续监测充电机反馈的超级电容组 件的电压， 若充电机反馈的超级电容组件的电压在一定时间长度T内持续低于电压V2， 则主 控系统向外部通报超级电容组件故障， 并控制中小型风力发电机组安全停机； 0012 同时， 主控系统持续监测变频器状态， 若主控系统监测到变频器状态异常， 则主控 系统向外部通报变桨驱动器异常， 并控制中小型风力发电机组安全停机。 0013 与现有技术相比， 本发明具有如下优点： 0014 通过通用变频器直流端和充电机与超级电容经过二极管隔离。

11、的输出端并联构成 了两套独立的供电回路， 其中一套故障不影响变桨系统工作提升变桨系统可靠性， 同时主 控系统通过实时监测通用变频器状态、 充电机与超级电容的能量状态两个任何一个出现异 常进行安全停机保证机组的安全性。 采用多组通用超级电容模组串联非变桨专用超级电容 模组降低变桨系统成本。 附图说明 0015 图1为现有的中小型风力发电机组的主控系统的供电示意图； 0016 图2为本发明提供的一种用于中小型风力发电机组变桨储能装置的系统框图。 具体实施方式 0017 下面结合具体实施例， 进一步阐述本发明。 应理解， 这些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的范围。 此外应理解， 在阅读了。

12、本发明讲授的内容之后， 本领域技术人 员可以对本发明作各种改动或修改， 这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定 的范围。 0018 图1所示为本发明提供的一种用于中小型风力发电机组变桨储能装置包括中小型 风力发电机组自带的主控系统U4、 充电机U3、 电源输入端模块U2、 由超级电容C1至C6串联而 成的超级电容组件， 通用变频器INV103、 异步/同步电机M103、 防反充二极管D1。 0019 主控系统U4负责控制通用变频器INV103、 充电机U3实现变桨系统控制。 主控系统 U4的充电机状态检测输入端与充电机U3的状态输出端相连。 充电机U3的交流输入端与接入 外部电网的电源。

13、输入端模块U2的三相输出端相连。 充电机U3的直流输出端与超级电容组件 的直流端相连。 电源输入端模块U2的三相输出端还与负责电机驱动动、 市电整流、 电机制动 等的通用变频器INV103的交流输入端相连。 通用变频器INV103的直流输入端的正极连接防 反充二极管D1的阴极， 防反充二极管D1的阳极与超级电容组件的直流端的正极相连； 通用 变频器INV103的直流输入端的负极与超级电容组件的直流端的负极相连。 通用变频器 INV103的交流输出端与通用异步/同步电机M103相连。 0020 本发明还提供了一种用于中小型风力发电机组变桨储能装置的控制方法， 其包括 以下步骤： 0021 步骤1。

14、、 在中小型风力发电机组开机运行前， 主控系统U4控制充电机U3对超级电容 组件进行充电。 充电机U3在对超级电容组件进行充电的过程中， 检测超级电容组件的电压 说明书 2/3 页 4 CN 110994658 A 4 是否达到电压V1， 从而满足变桨系统储能要求， 若电压未达到电压V1， 则充电机U3持续对超 级电容组件充电。 0022 步骤2、 主控系统U4监测充电机U3反馈的超级电容组件的电压， 若电压达到电压 V2， 并且主控系统U4监测到通用变频器INV103处于正常工作状态， 则进入步骤3， 其中， 电压 V2电压V1。 0023 步骤3、 主控系统U4向外部通报系统工作正常， 并。

15、控制中小型风力发电机组进入待 机状态。 进入待命状态的中小型风力发电机组依据外部给出的指令开机， 进入步骤4。 0024 步骤4、 中小型风力发电机组开机后， 主控系统U4持续监测充电机U3反馈的超级电 容组件的电压， 若充电机U3反馈的超级电容组件的电压超过10min持续低于电压V2， 则主控 系统U4向外部通报超级电容组件故障， 并控制中小型风力发电机组安全停机. 0025 同时， 主控系统U4持续监测通用变频器INV103状态， 若主控系统U4监测到通用变 频器INV103状态异常， 则主控系统U4向外部通报变桨驱动器异常， 并控制中小型风力发电 机组安全停机。 说明书 3/3 页 5 CN 110994658 A 5 图1 图2 说明书附图 1/1 页 6 CN 110994658 A 6 。