本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電變槳距、主控系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳及主控后備電源的接入電路結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

為保護(hù)生態(tài)環(huán)境，減少煤炭等化石燃料的燃燒，風(fēng)力發(fā)電由于其可再生性逐漸受到了人們的重視。變槳與主控是風(fēng)力發(fā)電的重要組成部分，其中主控系統(tǒng)控制著風(fēng)力發(fā)電機(jī)整體的運(yùn)行，而變槳距系統(tǒng)則是通過(guò)改變?nèi)~片的槳距角改變?nèi)~片吸收的風(fēng)能，從而改變風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速。

為保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在電網(wǎng)掉電后能夠安全停機(jī)，需給變槳距系統(tǒng)和主控系統(tǒng)提供后備電源，使葉片回到順槳位置，安全停機(jī)。

目前的后備電源接入電路圖如圖1所示，該電路雖然能夠使葉片在電網(wǎng)掉電時(shí)回到順槳位置，但是具有以下的缺點(diǎn)：

1)后備電源電壓較高，維護(hù)時(shí)具有較大的安全隱患。

2)后備電源使用過(guò)程中電壓逐漸降低，導(dǎo)致變槳距直流母線電壓降低，變槳距驅(qū)動(dòng)輸入電流減小，使得變槳距轉(zhuǎn)矩減小，影響系統(tǒng)的可靠性。

3)后備電源電壓低，無(wú)法保證主控系統(tǒng)正常工作，電壓的降低可能導(dǎo)致PLC不能工作在額定電壓，影響系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述問(wèn)題，提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳及主控后備電源的接入電路結(jié)構(gòu)，提高變槳、主控系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳及主控后備電源的接入電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，后備電源分別通過(guò)兩個(gè)可調(diào)電壓模塊后電連接于驅(qū)動(dòng)變槳電機(jī)的變槳驅(qū)動(dòng)器中的直流母線和主控系統(tǒng)上，同時(shí)在主控系統(tǒng)和與之直接連接的AC-DC模塊之間增加一個(gè)受主控系統(tǒng)控制開(kāi)合的可控開(kāi)關(guān)。

其中，所述可調(diào)電壓模塊包括電源、IGBT管、控制器、IGBT驅(qū)動(dòng)電路、電感、電容、二極管和電阻；所述IGBT管的門(mén)級(jí)驅(qū)動(dòng)端依次接IGBT驅(qū)動(dòng)電路和控制器，所述IGBT管的集電極接電源的正極，所述IGBT管的發(fā)射極經(jīng)電感后與電源負(fù)極相連，所述電容與電阻并聯(lián)的一端后接二極管的正極，另一端與電源負(fù)極相連，所述二極管的負(fù)極接IGBT管的發(fā)射極。。

其中，所述后備電源的額定輸出電壓為100VDC-350VDC。

本發(fā)明的有益效果為：

1)降低了后備電源的電壓等級(jí)，使得維護(hù)更加的安全。

2)使得輸出電壓更加的穩(wěn)定，解決了后備電源電壓投入使用一段時(shí)間后電壓下降帶來(lái)的一系列問(wèn)題，提高了變槳、主控系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中變槳系統(tǒng)和主控系統(tǒng)中后備電源的接入電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為圖2中可調(diào)電壓模塊的電路原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

如圖2所示，與現(xiàn)有技術(shù)中變槳系統(tǒng)和主控系統(tǒng)中后備電源的接入電路結(jié)構(gòu)相比，本發(fā)明中所述的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳及主控后備電源的接入電路結(jié)構(gòu)，多了可調(diào)電壓模塊G5，將DC-DC模塊電路結(jié)構(gòu)替換為本發(fā)明可調(diào)電壓模塊G6的電路結(jié)構(gòu)，同時(shí)多了一個(gè)可控開(kāi)關(guān)S。具體的接入電路結(jié)構(gòu)為：后備電源分別通過(guò)兩個(gè)可調(diào)電壓模塊G5和G6后電連接于驅(qū)動(dòng)變槳電機(jī)的變槳驅(qū)動(dòng)器中的直流母線和主控系統(tǒng)上，同時(shí)在主控系統(tǒng)和與之直接連接的AC-DC模塊之間增加一個(gè)受主控系統(tǒng)控制開(kāi)合的可控開(kāi)關(guān)S。

如圖3所示，可調(diào)電壓模塊G5或G6具體包括電源1、IGBT管5、控制器2、IGBT驅(qū)動(dòng)電路3、電感4、電容7、二極管6和電阻8；所述IGBT管5的門(mén)級(jí)驅(qū)動(dòng)端依次接IGBT驅(qū)動(dòng)電路3和控制器2，所述IGBT管5的集電極接電源1的正極，所述IGBT管5的發(fā)射極經(jīng)電感4后與電源負(fù)極相連，所述電容7與電阻8并聯(lián)后的一端接二極管6的正極，另一端與電源負(fù)極相連，所述二極管6的負(fù)極接IGBT管5的發(fā)射極。

本發(fā)明中，可控開(kāi)關(guān)S在電網(wǎng)正常工作時(shí)閉合，主控系統(tǒng)的供電由工業(yè)交流電源L1 L2 L3經(jīng)AC/DC變換得到的+24VDC提供；當(dāng)電網(wǎng)掉電的瞬間，則由后備電源經(jīng)過(guò)可控調(diào)壓模塊G6變換得到的+24VDC給主控系統(tǒng)供電，保證系統(tǒng)的可靠性。但由于后備電源使用過(guò)程中電壓的減小會(huì)給主控系統(tǒng)的供電造成問(wèn)題，因此在本發(fā)明中，提出了一種主控系統(tǒng)后備電源的接入電路結(jié)構(gòu)，使后備電源經(jīng)DC/DC變換后的給主控系統(tǒng)提供的電壓維持在一定數(shù)值，不會(huì)因?yàn)楹髠潆娫措妷旱慕档投兴淖?，提高了主控系統(tǒng)的可靠性。電網(wǎng)掉電后，為減少后備電源經(jīng)AC-DC模塊G2和G1后的產(chǎn)生的電壓給主控系統(tǒng)帶來(lái)的影響，經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間，由主控系統(tǒng)控制可控開(kāi)關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_(kāi)，使得主控系統(tǒng)的供電僅由可控電壓模塊G6提供?？梢员ＷC主控系統(tǒng)工作電壓的穩(wěn)定性，使系統(tǒng)能夠安全高效的工作。

可控電壓模塊G5的工作原理如下：

控制器2發(fā)出的PWM信號(hào)經(jīng)過(guò)IGBT驅(qū)動(dòng)電路3放大后驅(qū)動(dòng)IGBT管5工作，即控制IGBT管5的導(dǎo)通和斷開(kāi)。

當(dāng)IGBT管5導(dǎo)通時(shí)，二極管6反偏關(guān)斷，在電源1的電壓作用下，電感4的電流逐漸增大，電感4儲(chǔ)能。

當(dāng)IGBT管5斷開(kāi)時(shí)，電感4的儲(chǔ)能以自感形式釋放，導(dǎo)通續(xù)流二極管6。電感4的電流通過(guò)電容7和電阻8線性衰減，負(fù)載電壓的平均值即為后備電源電壓，但在接入電路中需考慮后備電源的正負(fù)極，具體可參考圖3。

當(dāng)二極管6導(dǎo)通時(shí)，電感4的電壓即為后備電源的電壓(設(shè)為U_in)；而當(dāng)二極管6斷開(kāi)時(shí)，電感4的電壓即為后備電源的輸出電壓(設(shè)為U_out)，由一周內(nèi)電感4的電壓積分的平均值為零，可得U_inT_on+U_outT_off＝0，由此可得輸入輸出的關(guān)系為當(dāng)導(dǎo)通比α≤0.5，|U_out|≤|U_in|，降壓；當(dāng)導(dǎo)通比α＞0.5，|U_out|＞|U_in|，升壓，且輸出電壓與輸入電壓反極性。其中α為導(dǎo)通比，也即PWM脈沖占空比。

同理，可控電壓模塊G6模塊也可推得以上關(guān)系，只需控制α的大小，即可控制輸出電壓的大小，并且可以使得輸出的電壓很穩(wěn)定，解決了目前后備電源接入使用后電壓降低帶來(lái)的問(wèn)題。

例如：后備電源的額定輸出電壓為280V，當(dāng)即能夠輸出穩(wěn)定的額定電壓至變槳驅(qū)動(dòng)器中的直流母線；同時(shí)，當(dāng)能夠滿足主控系統(tǒng)電源電壓的需要。

當(dāng)控制器2通過(guò)測(cè)量檢測(cè)到U_out降低時(shí)，可通過(guò)改變導(dǎo)通比α來(lái)調(diào)節(jié)U_out。

在可控電壓模塊G5和G6中，兩個(gè)控制器2分別接受測(cè)量的變槳后備電源電壓的電壓值和主控系統(tǒng)后備電源的電壓值，從而調(diào)整導(dǎo)通比α，使得輸出的電壓值穩(wěn)定在需要值，不會(huì)因?yàn)楹髠潆娫醋陨黼妷旱慕档投绊戄敵龅碾妷褐?，使得變槳系統(tǒng)和主控系統(tǒng)能夠安全有效的運(yùn)行，提高了風(fēng)機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

例如：當(dāng)后備電源的瞬時(shí)輸出電壓降低至U_in＝250V，時(shí)，此時(shí)U_out＝500V，可以通過(guò)改變導(dǎo)通比α，使得使U_out＝560V；同理，若主控系統(tǒng)的電源電壓低于24V，也可通過(guò)改變導(dǎo)通比α使得電源電壓穩(wěn)定在24V，例如U_out＝20V時(shí)，此時(shí)U_in＝233.3V，改變?chǔ)?，使得α?.0933，可使U_out＝24V。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中使用的后備電源的電壓等級(jí)，本發(fā)明中使用的后備電源的電壓有所降低。目前，后備電源輸出的額定電壓為560VDC，而在本發(fā)明中，后備電源可在100VDC-350VDC中選擇。

以上僅是本發(fā)明的實(shí)施方式，需要指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本技術(shù)方案的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，上述變形和改進(jìn)的技術(shù)方案應(yīng)同樣是為落入本申請(qǐng)要求保護(hù)的范圍。