專利名稱：風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)儲能和卸荷裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，更確切地說涉及一種風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)儲能和卸荷裝置及其控制方法。
背景技術(shù)：
獨(dú)立風(fēng)力發(fā)電供電系統(tǒng)在運(yùn)行過程中將多余的電能通過充電控制器儲存在蓄電池中，當(dāng)蓄電池處于飽和狀態(tài)時，多余的電能通過卸荷控制箱轉(zhuǎn)換為熱量釋放。目前的獨(dú)立風(fēng)力發(fā)電供電系統(tǒng)的蓄電池一般采用三階段充電方式，即恒流、恒壓及浮充充電。此種充電方式容易在蓄電池極板形成硫化物結(jié)晶鹽，而硫化物結(jié)晶鹽會影響極板與導(dǎo)電溶液的電接觸，蓄電池使用時間長了，硫化物結(jié)晶鹽會使其無法正常工作，從而減少蓄電池的使用壽命。目前的蓄電池也可通過脈沖充電器進(jìn)行充電，而現(xiàn)有的脈沖充電器缺乏放電回路，即在充電的過程中無法進(jìn)行放電，比如電瓶車充電器只具有充電的功能。因此，如果將現(xiàn)有的脈沖充電器應(yīng)用到風(fēng)力發(fā)電供電系統(tǒng)中，無法將蓄電池內(nèi)的電能可控地回饋電網(wǎng)， 所以現(xiàn)已有的脈沖充電方式不能應(yīng)用到風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中。此外，由于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在發(fā)電過程中產(chǎn)生的電能存在不確定性，這不利于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)同時進(jìn)行脈沖充電與卸荷，將給系統(tǒng)設(shè)計(jì)與控制帶來困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種使用壽命長且能同時進(jìn)行充電與卸荷的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)儲能和卸荷裝置。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，提供一種具有以下結(jié)構(gòu)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)儲能和卸荷裝置，包括蓄電池組及數(shù)字信號處理器；還包括實(shí)現(xiàn)電流可逆的斬波電路、用于檢測流入流出裝置的電能大小的檢測電路I、用于檢測蓄電池充放電的電能大小的檢測電路II、功率驅(qū)動電路及脈沖充電與卸荷電路；所述的斬波電路連接在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)直流母線與蓄電池組之間；所述的檢測電路I的一端連接在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)直流母線與斬波電路之間，所述的檢測電路I的另一端與數(shù)字信號處理器連接；所述的檢測電路II的一端連接在斬波電路與蓄電池組之間，所述的檢測電路II的另一端與數(shù)字信號處理器連接；所述的功率驅(qū)動電路與數(shù)字信號處理器連接，所述的功率驅(qū)動電路還與斬波電路和脈沖充電與卸荷電路連接，所述的脈沖充電與卸荷電路與斬波電路連接。采用以上結(jié)構(gòu)后，本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)儲能和卸荷裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)
由于本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)儲能和卸荷裝置包括電流可逆斬波電路，斬波電路能夠?qū)㈦娔芸煽氐亓魅肓鞒鲅b置；又由于本風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)儲能和卸荷裝置還包括脈沖充電與卸荷電路，該電路能夠控制蓄電池組兩端的電壓，使蓄電池組實(shí)現(xiàn)脈沖充電，避免蓄電池組極板形成硫化物結(jié)晶鹽，從而可以延長蓄電池組的使用壽命。
作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述的斬波電路包括絕緣柵雙極晶體管I、絕緣柵雙極晶體管II、二極管I、二極管II及電感；所述的絕緣柵雙極晶體管I的集電極與風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)直流母線的正極連接，所述的絕緣柵雙極晶體管I的發(fā)射極與絕緣柵雙極晶體管II的集電極連接，所述的絕緣柵雙極晶體管II的發(fā)射極與風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)直流母線的負(fù)極連接，所述的絕緣柵雙極晶體管I的基極和絕緣柵雙極晶體管II的基極均與功率驅(qū)動電路連接；所述的二極管I并聯(lián)在絕緣柵雙極晶體管II的集電極和發(fā)射極之間，二極管II并聯(lián)在絕緣柵雙極晶體管I的集電極和發(fā)射極之間；所述的蓄電池組連接在絕緣柵雙極晶體管I的發(fā)射極與絕緣柵雙極晶體管II的集電極之間。作為本發(fā)明的另一種改進(jìn)，所述的脈沖充電與卸荷電路包括卸荷電阻箱和絕緣柵雙極晶體管III;所述的卸荷電阻箱的一端連接在斬波電路與蓄電池組之間，所述的卸荷電阻箱的另一端與絕緣柵雙極晶體管III集電極連接；絕緣柵雙極晶體管III的基極與所述的功率驅(qū)動電路連接，所述的絕緣柵雙極晶體管III的發(fā)射極與斬波電路連接。采用此種結(jié)構(gòu)后， 可以對蓄電池組的充放電進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)蓄電池組的脈沖充電，而且，本裝置將卸荷電阻箱融入到脈沖充電部分中，不但能夠協(xié)調(diào)脈沖充電與卸荷，還可以減小裝置體積，節(jié)約裝置成本。作為本發(fā)明的還有一種改進(jìn)，檢測電路I包括電壓檢測I和電流檢測I ；所述的電壓檢測I的一端和電流檢測I的一端均連接在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)直流母線與斬波電路之間， 所述的電壓檢測I的另一端和電流檢測I的另一端均與數(shù)字信號處理器連接。采用此種結(jié)構(gòu)后，電壓檢測I用于檢測風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)直流母線的電壓，電流檢測I用于檢測流入和流出裝置的電流，通過檢測電路I可以計(jì)算出流入流出裝置電能的大小。 作為本發(fā)明的還有一種改進(jìn)，檢測電路II包括電壓檢測II和電流檢測II ；所述的電壓檢測II的一端和電流檢測II的一端均連接在斬波電路與蓄電池組之間，所述的電壓檢測II的另一端和電流檢測II的另一端均與數(shù)字信號處理器連接。采用此種結(jié)構(gòu)后，電壓檢測II用于檢測蓄電池組的充放電電壓，電流檢測II用于檢測流入和流出蓄電池組的電流， 通過檢測電路II，可以計(jì)算蓄電池組的充放電電能的大小。
一種風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)儲能和卸荷裝置的控制方法，其特征在于
(1)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)儲能和卸荷裝置在充電時，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)直流母線的直流電經(jīng)過斬波電路的絕緣柵雙極晶體管I和電感到達(dá)蓄電池組，通過脈沖充電與卸荷電路實(shí)現(xiàn)對蓄電池的脈沖充電以及對風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)直流母線的多余能量的卸荷；數(shù)字信號處理器通過功率驅(qū)動電路分別控制絕緣柵雙極晶體管I和絕緣柵雙極晶體管III的導(dǎo)通占空比；電壓檢測I 檢測風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)直流母線流入裝置的電壓并將檢測到的信號傳輸給數(shù)字信號處理器；電流檢測I檢測風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)直流母線流入裝置的電流并將檢測到的信號傳輸給數(shù)字信號處理器；電壓檢測II檢測蓄電池充電的電壓并將檢測到的信號傳輸給數(shù)字信號處理器，電流檢測II檢測蓄電池充電的電流并將檢測到的信號傳輸給數(shù)字信號處理器；
①、當(dāng)電壓檢測I檢測到的電壓大于設(shè)定值時，數(shù)字信號處理器通過功率驅(qū)動電路增大絕緣柵雙極晶體管I的導(dǎo)通占空比，使風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)直流母線上的電壓等于所述的電壓設(shè)定值，以使風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電能全部流入到裝置中；
②、當(dāng)電壓檢測II檢測到的電壓大于蓄電池的浮充電壓或電流檢測II檢測到的電流大于蓄電池的最大電流值時，數(shù)字信號處理器通過功率驅(qū)動電路增大絕緣柵雙極晶體管III的導(dǎo)通占空比，使多余的電能在卸荷電阻箱中卸掉；由于是脈沖充電，每個充電周期分為充電時間和放電時間，在充電時間中，數(shù)字信號處理器通過功率驅(qū)動電路控制絕緣柵雙極晶體管III的導(dǎo)通占空比，使電壓檢測II檢測到的電壓不大于蓄電池組的浮充電壓且電流檢測II 檢測到的電流不大于蓄電池的最大電流值，從而在充電時間時使風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電能盡可能地全部充入到蓄電池組中；在放電時間時，數(shù)字信號處理器通過功率驅(qū)動電路增大絕緣柵雙極晶體管III的導(dǎo)通占空比，將風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電能和蓄電池放出的電能一并在卸荷電阻箱中消耗掉；
(2)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)儲能和卸荷裝置在放電時，蓄電池內(nèi)的電能經(jīng)過斬波電路的電感和二極管II回饋到風(fēng)力發(fā)電直流母線；數(shù)字信號處理器通過功率驅(qū)動電路控制絕緣柵雙極晶體管II的導(dǎo)通占空比；電壓檢測I檢測風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)直流母線流出裝置的電壓并將檢測到的信號傳輸給數(shù)字信號處理器；電流檢測I檢測風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)直流母線流出裝置的電流并將檢測到的信號傳輸給數(shù)字信號處理器；電壓檢測II檢測蓄電池放電的電壓并將檢測到的信號傳輸給數(shù)字信號處理器，電流檢測II檢測蓄電池放電的電流并將檢測到的信號傳輸給數(shù)字信號處理器；
當(dāng)電壓檢測I檢測到的電壓小于設(shè)定值時，數(shù)字信號處理器啟動絕緣柵雙極晶體管 II，裝置處于電能流出狀態(tài)；當(dāng)檢測電路II檢測到的電流小于蓄電池組最大放電電流時，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)儲能和卸荷裝置通過數(shù)字信號處理器調(diào)節(jié)絕緣柵雙極晶體管II的導(dǎo)通占空比的大小使電壓檢測I檢測到的電壓等于設(shè)定值；當(dāng)檢測電路II檢測到的電流大于蓄電池組最大放電電流時，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)儲能和卸荷裝置通過數(shù)字信號處理器調(diào)節(jié)絕緣柵雙極晶體管II的導(dǎo)通占空比的大小維持檢測電路II檢測到的電流等于蓄電池組的最大放電電流； 當(dāng)檢測電路II檢測到的電能為蓄電池組的極限電量時，數(shù)字信號處理器控制裝置不流出電能。采用以上控制方法后，本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)儲能和卸荷裝置的控制方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)
本控制方法將風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的卸荷部分作為蓄電池脈沖充電電路的放電回路，通過合理控制該回路的斬波電路，實(shí)現(xiàn)對蓄電池組進(jìn)行脈沖充電，可有效防止蓄電池極板形成硫化物結(jié)晶鹽的產(chǎn)生，從而延長蓄電池組的使用壽命；而且當(dāng)蓄電池的電量達(dá)到飽和時，能夠?qū)⒍嘤嗟碾娔芡ㄟ^該回路釋放掉達(dá)到卸荷的目的。


圖1是本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)儲能和卸荷裝置的電路原理圖。圖2是本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)儲能和卸荷裝置的充電部分的電路原理圖。圖3是本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)儲能和卸荷裝置的放電部分的電路原理圖。圖中所示1、蓄電池組，2、數(shù)字信號處理器，3、斬波電路，3. 1、絕緣柵雙極晶體管I，3. 2、絕緣柵雙極晶體管II，3. 3、二極管I，3. 4、二極管II，3. 5、電感，4、檢測電路I， 4. 1、電壓檢測I，4. 2、電流檢測I，5、檢測電路II，5. 1、電壓檢測II，5. 2、電流檢測II，6、功率驅(qū)動電路，7、脈沖充電與卸荷電路，7. 1、卸荷電阻箱，7. 2、絕緣柵雙極晶體管111，8、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)直流母線。
具體實(shí)施例方式
6下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。請參閱圖1所示，本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)儲能和卸荷裝置包括蓄電池組1、數(shù)字信號處理器2、斬波電路3、檢測電路I 4、檢測電路II 5、功率驅(qū)動電路6及脈沖充電與卸荷電路7。所述的蓄電池組1用于儲存電能。數(shù)字信號處理器2為裝置的中央控制器，用于控制裝置運(yùn)行。所述的斬波電路3用于控制電流進(jìn)出裝置。所述的檢測電路I 4用于檢測流入流出裝置的電能大小。所述的檢測電路II 5用于檢測蓄電池充放電的電能大小。所述的脈沖充電與卸荷電路7用于實(shí)現(xiàn)蓄電池組的脈沖充電并可消耗流入裝置中多余的電能。所述的斬波電路3包括絕緣柵雙極晶體管I 3. 1、絕緣柵雙極晶體管II 3. 2、二極管I 3. 3、二極管II 3. 4及電感3. 5。所述的絕緣柵雙極晶體管I 3. 1的集電極與風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)直流母線8的正極連接，所述的絕緣柵雙極晶體管I 3. 1的發(fā)射極與絕緣柵雙極晶體管II 3. 2的集電極連接，所述的絕緣柵雙極晶體管II 3. 2的發(fā)射極與風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)直流母線8的負(fù)極連接，所述的絕緣柵雙極晶體管I 3. 1的基極和絕緣柵雙極晶體管II 3. 2的基極均與功率驅(qū)動電路6連接。所述的二極管I 3. 3并聯(lián)在絕緣柵雙極晶體管II 3.2的集電極和發(fā)射極之間，二極管II 3. 4并聯(lián)在絕緣柵雙極晶體管I 3. 1的集電極和發(fā)射極之間。所述的蓄電池組1連接在絕緣柵雙極晶體管I 3. 1的發(fā)射極與絕緣柵雙極晶體管II 3. 2的集電極之間。當(dāng)所述的絕緣柵雙極晶體管I 3.1和二極管I 3. 3工作時，構(gòu)成降壓斬波電路， 直流母線的電能流入到裝置，即為充電部分。當(dāng)所述的絕緣柵雙極晶體管II 3.2和二極管 II 3. 4工作時，構(gòu)成升壓斬波電路，蓄電池組1中的電能流出裝置回饋到風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)直流母線8中，即為放電部分。所述的脈沖充電與卸荷電路7包括卸荷電阻箱7. 1和絕緣柵雙極晶體管III 7. 2。 所述的卸荷電阻箱7. 1的一端連接在斬波電路3與蓄電池組1之間，所述的卸荷電阻箱7. 1 的另一端與絕緣柵雙極晶體管III 7. 2的集電極連接；絕緣柵雙極晶體管III 7. 2的基極與所述的功率驅(qū)動電路6連接，所述的絕緣柵雙極晶體管III7. 2的發(fā)射極與斬波電路3連接。所述的絕緣柵雙極晶體管III 7. 2和卸荷電阻箱7. 1構(gòu)成裝置的卸荷電路同時也是蓄電池組脈沖充電的放電回路。通過控制絕緣柵雙極晶體管III 7. 3的導(dǎo)通占空比來完成卸荷和對蓄電池組1的脈沖充電。檢測電路I 4包括電壓檢測I 4. 1和電流檢測I 4. 2 ；所述的電壓檢測I 4. 1的一端和電流檢測I 4. 2的一端均連接在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)直流母線8與斬波電路3之間，所述的電壓檢測I 4. 1的另一端和電流檢測I 4. 2的另一端均與數(shù)字信號處理器2連接。檢測電路II 5包括電壓檢測II 5. 1和電流檢測II 5.2 ；所述的電壓檢測II 5. 1的一端和電流檢測II 5. 2的一端均連接在斬波電路3與蓄電池組1之間，所述的電壓檢測II 5. 1的另一端和電流檢測II 5. 2的另一端均與數(shù)字信號處理器2連接。一種風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)儲能和卸荷裝置的控制方法，其特征在于
(1)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)儲能和卸荷裝置在充電時，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)直流母線的直流電經(jīng)過斬波電路的絕緣柵雙極晶體管I和電感到達(dá)蓄電池組，通過脈沖充電與卸荷電路實(shí)現(xiàn)對蓄電池的脈沖充電以及對風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)直流母線的多余能量的卸荷；數(shù)字信號處理器通過功率驅(qū)動電路分別控制絕緣柵雙極晶體管I和絕緣柵雙極晶體管III的導(dǎo)通占空比；電壓檢測I 檢測風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)直流母線流入裝置的電壓并將檢測到的信號傳輸給數(shù)字信號處理器；電流檢測I檢測風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)直流母線流入裝置的電流并將檢測到的信號傳輸給數(shù)字信號處理器；電壓檢測II檢測蓄電池充電的電壓并將檢測到的信號傳輸給數(shù)字信號處理器，電流檢測II檢測蓄電池充電的電流并將檢測到的信號傳輸給數(shù)字信號處理器；
①、當(dāng)電壓檢測I檢測到的電壓大于設(shè)定值時，數(shù)字信號處理器通過功率驅(qū)動電路增大絕緣柵雙極晶體管I的導(dǎo)通占空比，使風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)直流母線上的電壓等于所述的電壓設(shè)定值，以使風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電能全部流入到裝置中；
②、當(dāng)電壓檢測II檢測到的電壓大于蓄電池的浮充電壓或電流檢測II檢測到的電流大于蓄電池的最大電流值時，數(shù)字信號處理器通過功率驅(qū)動電路增大絕緣柵雙極晶體管III的導(dǎo)通占空比，使多余的電能在卸荷電阻箱中卸掉；由于是脈沖充電，每個充電周期分為充電時間和放電時間，在充電時間中，數(shù)字信號處理器通過功率驅(qū)動電路控制絕緣柵雙極晶體管III的導(dǎo)通占空比，使電壓檢測II檢測到的電壓不大于蓄電池組的浮充電壓且電流檢測II 檢測到的電流不大于蓄電池的最大電流值，從而在充電時間時使風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電能盡可能地全部充入到蓄電池組中；在放電時間時，數(shù)字信號處理器通過功率驅(qū)動電路增大絕緣柵雙極晶體管III的導(dǎo)通占空比，將風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電能和蓄電池放出的電能一并在卸荷電阻箱中消耗掉；
(2)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)儲能和卸荷裝置在放電時，蓄電池內(nèi)的電能經(jīng)過斬波電路的電感和二極管II回饋到風(fēng)力發(fā)電直流母線；數(shù)字信號處理器通過功率驅(qū)動電路控制絕緣柵雙極晶體管II的導(dǎo)通占空比；電壓檢測I檢測風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)直流母線流出裝置的電壓并將檢測到的信號傳輸給數(shù)字信號處理器；電流檢測I檢測風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)直流母線流出裝置的電流并將檢測到的信號傳輸給數(shù)字信號處理器；電壓檢測II檢測蓄電池放電的電壓并將檢測到的信號傳輸給數(shù)字信號處理器，電流檢測II檢測蓄電池放電的電流并將檢測到的信號傳輸給數(shù)字信號處理器；
當(dāng)電壓檢測I檢測到的電壓小于設(shè)定值時，數(shù)字信號處理器啟動絕緣柵雙極晶體管 II，裝置處于電能流出狀態(tài)；當(dāng)檢測電路II檢測到的電流小于蓄電池組最大放電電流時，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)儲能和卸荷裝置通過數(shù)字信號處理器調(diào)節(jié)絕緣柵雙極晶體管II的導(dǎo)通占空比的大小使電壓檢測I檢測到的電壓等于設(shè)定值；當(dāng)檢測電路II檢測到的電流大于蓄電池組最大放電電流時，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)儲能和卸荷裝置通過數(shù)字信號處理器調(diào)節(jié)絕緣柵雙極晶體管II的導(dǎo)通占空比的大小維持檢測電路II檢測到的電流等于蓄電池組的最大放電電流； 當(dāng)檢測電路II檢測到的電能為蓄電池組的極限電量時，數(shù)字信號處理器控制裝置不流出電能。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)儲能和卸荷裝置，包括蓄電池組(1)及數(shù)字信號處理器(2 )；其特征在于還包括實(shí)現(xiàn)電流可逆的斬波電路(3)、用于檢測流入流出裝置的電能大小的檢測電路I (4)、用于檢測蓄電池充放電的電能大小的檢測電路II (5)、功率驅(qū)動電路(6)及脈沖充電與卸荷電路；所述的斬波電路(3)連接在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)直流母線(8)與蓄電池組(1) 之間；所述的檢測電路I (4)的一端連接在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)直流母線(8)與斬波電路(3)之間，所述的檢測電路I (4)的另一端與數(shù)字信號處理器(2)連接；所述的檢測電路II (5)的一端連接在斬波電路(3)與蓄電池組(1)之間，所述的檢測電路II (5)的另一端與數(shù)字信號處理器(2)連接；所述的功率驅(qū)動電路(6)與數(shù)字信號處理器(2)連接，所述的功率驅(qū)動電路(6)還與斬波電路(3)和脈沖充電與卸荷電路(7)連接，所述的脈沖充電與卸荷電路(7) 與斬波電路(3)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)儲能和卸荷裝置，其特征在于所述的斬波電路(3)包括絕緣柵雙極晶體管I (3.1)、絕緣柵雙極晶體管II (3. 2)、二極管I (3. 3)、二極管II (3. 4)及電感(3. 5);所述的絕緣柵雙極晶體管I (3. 1)的集電極與風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)直流母線(8)的正極連接，所述的絕緣柵雙極晶體管I (3. 1)的發(fā)射極與絕緣柵雙極晶體管II (3. 2)的集電極連接，所述的絕緣柵雙極晶體管II (3. 2)的發(fā)射極與風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)直流母線 (8)的負(fù)極連接，所述的絕緣柵雙極晶體管I (3. 1)的基極和絕緣柵雙極晶體管II (3. 2)的基極均與功率驅(qū)動電路(6)連接；所述的二極管I (3. 3)并聯(lián)在絕緣柵雙極晶體管II (3. 2) 的集電極和發(fā)射極之間，二極管II (3. 4)并聯(lián)在絕緣柵雙極晶體管I (3. 1)的集電極和發(fā)射極之間；所述的蓄電池組(1)連接在絕緣柵雙極晶體管I (3. 1)的發(fā)射極與絕緣柵雙極晶體管II (3. 2)的集電極之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)儲能和卸荷裝置，其特征在于所述的脈沖充電與卸荷電路(7)包括卸荷電阻箱(7. 1)和絕緣柵雙極晶體管111(7. 2);所述的卸荷電阻箱(7.1)的一端連接在斬波電路(3)與蓄電池組(1)之間，所述的卸荷電阻箱(7. 1)的另一端與絕緣柵雙極晶體管111(7. 2)集電極連接；絕緣柵雙極晶體管111(7. 2)的基極與所述的功率驅(qū)動電路(6)連接，所述的絕緣柵雙極晶體管111(7. 2)的發(fā)射極與斬波電路(3)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)儲能和卸荷裝置，其特征在于檢測電路I(4)包括電壓檢測I (4. 1)和電流檢測I (4. 2)；所述的電壓檢測I (4. 1)的一端和電流檢測I (4. 2)的一端均連接在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)直流母線(8)與斬波電路(3)之間，所述的電壓檢測I (4. 1)的另一端和電流檢測I (4.2)的另一端均與數(shù)字信號處理器(2)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)儲能和卸荷裝置，其特征在于檢測電路II(5)包括電壓檢測II (5. 1)和電流檢測II (5. 2)；所述的電壓檢測II (5. 1)的一端和電流檢測II (5. 2)的一端均連接在斬波電路(3)與蓄電池組(1)之間，所述的電壓檢測II (5. 1)的另一端和電流檢測II (5. 2)的另一端均與數(shù)字信號處理器(2)連接。
6.一種風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)儲能和卸荷裝置的控制方法，其特征在于(1)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)儲能和卸荷裝置在充電時，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)直流母線的直流電經(jīng)過斬波電路的絕緣柵雙極晶體管I和電感到達(dá)蓄電池組，通過脈沖充電與卸荷電路實(shí)現(xiàn)對蓄電池的脈沖充電以及對風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)直流母線的多余能量的卸荷；數(shù)字信號處理器通過功率驅(qū)動電路分別控制絕緣柵雙極晶體管I和絕緣柵雙極晶體管III的導(dǎo)通占空比；電壓檢測I檢測風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)直流母線流入裝置的電壓并將檢測到的信號傳輸給數(shù)字信號處理器；電流檢測I檢測風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)直流母線流入裝置的電流并將檢測到的信號傳輸給數(shù)字信號處理器；電壓檢測II檢測蓄電池充電的電壓并將檢測到的信號傳輸給數(shù)字信號處理器，電流檢測II檢測蓄電池充電的電流并將檢測到的信號傳輸給數(shù)字信號處理器；①、當(dāng)電壓檢測I檢測到的電壓大于設(shè)定值時，數(shù)字信號處理器通過功率驅(qū)動電路增大絕緣柵雙極晶體管I的導(dǎo)通占空比，使風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)直流母線上的電壓等于所述的電壓設(shè)定值，以使風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電能全部流入到裝置中；②、當(dāng)電壓檢測II檢測到的電壓大于蓄電池的浮充電壓或電流檢測II檢測到的電流大于蓄電池的最大電流值時，數(shù)字信號處理器通過功率驅(qū)動電路增大絕緣柵雙極晶體管III的導(dǎo)通占空比，使多余的電能在卸荷電阻箱中卸掉；由于是脈沖充電，每個充電周期分為充電時間和放電時間，在充電時間中，數(shù)字信號處理器通過功率驅(qū)動電路控制絕緣柵雙極晶體管III的導(dǎo)通占空比，使電壓檢測II檢測到的電壓不大于蓄電池組的浮充電壓且電流檢測II 檢測到的電流不大于蓄電池的最大電流值，從而在充電時間時使風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電能盡可能地全部充入到蓄電池組中；在放電時間時，數(shù)字信號處理器通過功率驅(qū)動電路增大絕緣柵雙極晶體管III的導(dǎo)通占空比，將風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電能和蓄電池放出的電能一并在卸荷電阻箱中消耗掉；(2)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)儲能和卸荷裝置在放電時，蓄電池內(nèi)的電能經(jīng)過斬波電路的電感和二極管II回饋到風(fēng)力發(fā)電直流母線；數(shù)字信號處理器通過功率驅(qū)動電路控制絕緣柵雙極晶體管II的導(dǎo)通占空比；電壓檢測I檢測風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)直流母線流出裝置的電壓并將檢測到的信號傳輸給數(shù)字信號處理器；電流檢測I檢測風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)直流母線流出裝置的電流并將檢測到的信號傳輸給數(shù)字信號處理器；電壓檢測II檢測蓄電池放電的電壓并將檢測到的信號傳輸給數(shù)字信號處理器，電流檢測II檢測蓄電池放電的電流并將檢測到的信號傳輸給數(shù)字信號處理器；當(dāng)電壓檢測I檢測到的電壓小于設(shè)定值時，數(shù)字信號處理器啟動絕緣柵雙極晶體管 II，裝置處于電能流出狀態(tài)；當(dāng)檢測電路II檢測到的電流小于蓄電池組最大放電電流時，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)儲能和卸荷裝置通過數(shù)字信號處理器調(diào)節(jié)絕緣柵雙極晶體管II的導(dǎo)通占空比的大小使電壓檢測I檢測到的電壓等于設(shè)定值；當(dāng)檢測電路II檢測到的電流大于蓄電池組最大放電電流時，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)儲能和卸荷裝置通過數(shù)字信號處理器調(diào)節(jié)絕緣柵雙極晶體管II的導(dǎo)通占空比的大小維持檢測電路II檢測到的電流等于蓄電池組的最大放電電流； 當(dāng)檢測電路II檢測到的電能為蓄電池組的極限電量時，數(shù)字信號處理器控制裝置不流出電能。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)儲能和卸荷裝置及其控制方法，包括蓄電池組及數(shù)字信號處理器；還包括斬波電路、檢測電路Ⅰ、檢測電路Ⅱ、功率驅(qū)動電路及脈沖充電與卸荷電路；斬波電路連接在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)直流母線與蓄電池組之間；檢測電路Ⅰ的一端連接在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)直流母線與斬波電路之間，檢測電路Ⅰ的另一端與數(shù)字信號處理器連接；所述的檢測電路Ⅱ的一端連接在斬波電路與蓄電池組之間，所述的檢測電路Ⅱ的另一端與數(shù)字信號處理器連接；所述的功率驅(qū)動電路與數(shù)字信號處理器連接，所述的功率驅(qū)動電路還與斬波電路和脈沖充電與卸荷電路連接，所述的脈沖充電與卸荷電路與斬波電路連接。該裝置及其控制方法使用壽命長且能同時進(jìn)行充電與卸荷。
文檔編號H02J3/28GK102437586SQ20111044940
公開日2012年5月2日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者左彬 申請人:欣達(dá)重工股份有限公司