專利名稱：超級電容儲能的直流變槳距系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于風(fēng)力發(fā)電裝置范圍，尤其是一種超級電容儲能的直流變 槳距系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
變槳距系統(tǒng)作為大型風(fēng)電機組的技術(shù)核心，可改善槳葉受力狀況、獲取 最大風(fēng)量、提高機組的發(fā)電效率和電能質(zhì)量，并可在超高風(fēng)速下緊急順槳以 保證風(fēng)機安全運行。
電動變槳距系統(tǒng)采用伺服電機對每個槳葉進行單獨調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)簡單，不 存在漏油、卡塞等現(xiàn)象，因而受到廣泛關(guān)注，直流電機是電動變槳距系統(tǒng)中 的重要執(zhí)行機構(gòu)。
電動變槳距系統(tǒng)采用三相四線制電源供電，為實現(xiàn)故障或斷電后的緊急 變槳功能，需要儲能裝置作為后備電源供給電機將槳葉調(diào)為順槳位置。儲能 裝置一般采用蓄電池，但超級電容以其充放電速度快、效率高、循環(huán)壽命長 等特點而在風(fēng)電領(lǐng)域很有發(fā)展前景。
專利CN2736554Y和CN101083404A公布了采用超級電容與直流母線直接 連接的電動變槳距系統(tǒng)方案，該方案必須選擇容量很大的超級電容才能滿足 使用要求，因而能量利用率低，經(jīng)濟性差。
專利CN201050444Y公布了基于蓄電池和直流電機的變槳距系統(tǒng)，緊急變 槳時，蓄電池通過簡單電路給電機供電，而不經(jīng)過電機驅(qū)動器。這種方案使 得電機可控性變差，而且一旦控制裝置出現(xiàn)故障，將難以有效控制電機。
實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有電動變槳距系統(tǒng)的上述缺陷，提供了一 種新型的超級電容儲能的直流變槳距系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用了超級電容組，由于 超級電容的能量利用率高，所以減少了其實際使用容量，降低了系統(tǒng)成本； 具備充放電控制器和驅(qū)動橋雙重控制裝置，不但使直流電機的可控性更好， 而且提高了系統(tǒng)的可靠性。
3為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取了如下技術(shù)方案。本實用新型包括
超級電容組l、充放電控制器2、直流電機3、電機驅(qū)動器4。
所述的電機驅(qū)動器4包括前端處理裝置5和驅(qū)動橋6。電機驅(qū)動器4的輸 入端即前端處理裝置5的輸入端接三相交流電源A、 B、 C，前端處理裝置5 的輸出端接至直流母線P、直流母線N上。驅(qū)動橋6由功率開關(guān)器件構(gòu)成， 其輸入端與直流母線相連接，輸出端與直流電機3相連接。
充放電控制器2的端口 a與超級電容組1連接。端口 b經(jīng)開關(guān)Kl連接至 直流母線，同時充放電控制器2的端口 b還與直流電機輸入端口通過開關(guān)K2、 開關(guān)K3相連接。端口 c通過開關(guān)K5與單相交流電源連接，端口d通過開關(guān) K4與三相交流電源連接。
當(dāng)電能由超級電容組1經(jīng)充放電控制器2流向直流母線時，充放電控制 器2具有升壓功能，使超級電容可以釋放更多的儲能，因此，高能量利用率 降低了其實際使用容量，從而使系統(tǒng)成本降低。
當(dāng)超級電容組1充電時，電能從供電電源經(jīng)充放電控制器2流向超級電 容組l，供電電源根據(jù)需要從直流母線、三相交流電源或單相交流電源中任意 選擇其一，因此，超級電容的充電方式更靈活。
系統(tǒng)正常工作時，電機驅(qū)動器4接收的電能來自三相交流電源A、 B、 C。
充放電控制器2的端口 b同時與直流電機輸入端口通過開關(guān)K2、開關(guān) K3相連接。發(fā)生電源斷電故障需要緊急變槳時，可通過兩種方式控制電機 一是控制充放電控制器2和驅(qū)動橋6實現(xiàn)能量由超級電容組1經(jīng)充放電控制 器2、驅(qū)動橋6流向直流電機3; 二是控制充放電控制器2和驅(qū)動橋6實現(xiàn)能 量由超級電容組1經(jīng)充放電控制器2直接流向直流電機3。兩種控制方式均能 有效控制電機，而且當(dāng)一路裝置出現(xiàn)故障時，另一路裝置仍可有效控制電機， 因此提高了系統(tǒng)的可靠性。
本實用新型具有以下優(yōu)點-
1) 超級電容的能量利用率高，減少了其實際使用容量，降低了系統(tǒng)成本。
2) 超級電容的充電方式靈活，可以根據(jù)實際需要選擇直流母線、單相或 三相交流作為充電電源。3 )直流電機具備充放電控制器和驅(qū)動橋雙重控制裝置，且二者互為備用， 不僅使電機的可控性更好，而且提高了系統(tǒng)的可靠性。

圖1是超級電容儲能的直流變槳距系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式

下面結(jié)合圖1對本實用新型作進一步說明
如圖1所示，本實施例包括有超級電容組l、充放電控制器2、直流電機
3、電機驅(qū)動器4。
電機驅(qū)動器4包括前端處理裝置5和驅(qū)動橋6。電機驅(qū)動器4的輸入端即 前端處理裝置5的輸入端接三相交流電源A、 B、 C，前端處理裝置5的輸出 端接至直流母線P、直流母線N上。驅(qū)動橋6由功率開關(guān)器件構(gòu)成，其輸入 與直流母線P、直流母線N相連接，輸出與直流電機3相連。通過控制功率 開關(guān)器件的通斷，來自直流母線的電能通過驅(qū)動橋6送入電機3。
充放電控制器2的端口 a與超級電容組1連接，端口 b經(jīng)開關(guān)Kl連接至 直流母線，端口c通過開關(guān)K5與單相交流電源連接，端口d通過開關(guān)K4與 三相交流電源連接。
當(dāng)電能由超級電容組1經(jīng)充放電控制器2流向直流母線時，充放電控制 器2具有升壓功能。當(dāng)超級電容組l充電時，電能從供電電源經(jīng)充放電控制 器2流向超級電容組1，供電電源根據(jù)需要從直流母線、三相交流電源或單相 交流電源中任選其一，通過控制開關(guān)K1、開關(guān)K4及開關(guān)K5具體實現(xiàn)，當(dāng) 開關(guān)K1、開關(guān)K4及開關(guān)K5中的一個閉合時，另外兩個開關(guān)處于斷開狀態(tài)。
系統(tǒng)正常工作時，電機驅(qū)動器4接收的電能來自三相交流電源A、 B、 C。
充放電控制器2的端口 b同時與直流電機輸入端口通過開關(guān)K2、開關(guān) K3相連接。發(fā)生電源斷電故障需要緊急變槳時，可通過兩種方式控制電機 一是控制充放電控制器2和驅(qū)動橋6實現(xiàn)能量由超級電容組1經(jīng)充放電控制 器2、驅(qū)動橋6流向直流電機3，此時開關(guān)K2、 K3斷開；二是控制充放電控 制器2和驅(qū)動橋6實現(xiàn)能量由超級電容組1經(jīng)充放電控制器2直接流向直流 電機3，此時開關(guān)K2、 K3接通。
權(quán)利要求1、超級電容儲能的直流變槳距系統(tǒng)，直流電機(3)和電機驅(qū)動器(4)，其特征在于還包括超級電容組(1)和充放電控制器(2)；所述的電機驅(qū)動器(4)包括前端處理裝置(5)和驅(qū)動橋(6)；電機驅(qū)動器(4)的輸入端即前端處理裝置(5)的輸入端接三相交流電源A、B、C，前端處理裝置(5)的輸出端接至直流母線(P)、直流母線(N)上；驅(qū)動橋(6)的輸入端與直流母線相連接，輸出端與直流電機(3)相連接；充放電控制器(2)的端口(a)與超級電容組(1)連接；端口(b)經(jīng)開關(guān)(K1)連接至直流母線，同時端口(b)還與直流電機輸入端口通過開關(guān)(K2)、開關(guān)(K3)相連接；端口(c)通過開關(guān)(K5)與單相交流電源連接；端口(d)通過開關(guān)(K4)與三相交流電源連接。
專利摘要本實用新型是一種超級電容儲能的直流變槳距系統(tǒng)，屬于風(fēng)力發(fā)電裝置。該系統(tǒng)包括直流電機、電機驅(qū)動器、超級電容組和充放電控制器。電機驅(qū)動器包括前端處理裝置和驅(qū)動橋。電機驅(qū)動器輸入端接三相交流電源，前端處理裝置輸出端接至直流母線上。驅(qū)動橋輸入端與直流母線相連，輸出端與直流電機相連。充放電控制器的端口a與超級電容組連接；端口b經(jīng)開關(guān)K1連接至直流母線上，端口b與直流電機輸入端口通過開關(guān)K2、開關(guān)K3相連接；端口c通過開關(guān)K5與單相交流電源連接；端口d通過開關(guān)K4與三相交流電源連接。本實用新型使直流電機具備充放電控制器和驅(qū)動橋雙重控制裝置，且二者互為備用，不僅使電機的可控性更好，還提高了系統(tǒng)的可靠性。
文檔編號F03D7/00GK201433850SQ200920108068
公開日2010年3月31日 申請日期2009年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月22日
發(fā)明者于冬寧, 宋小敬, 許家群 申請人:北京工業(yè)大學(xué)