风电变桨系统的脉冲式充电器.pdf

本发明揭示了一种风电变桨系统的脉冲式充电器，包括电源模块，变压器，监控单元，电压调整电路。采用单相变压器，将交流整流成100Hz～120Hz低频直流脉动电流，充电电压的调整是通过控制变压器输入端的抽头来调节的，这样的结构大大提高了充电器的可靠性和充电器的工作范围的适应性。在充电过程中使用脉冲充电法，用周期性的脉动电流给电池充电可以使电池有时间恢复其原来状态，减小极化现象的影响。

1.  一种风电变桨系统的脉冲式充电器，包括给充电器本身提供工作电压并给待充电池组提供充电电流的电源模块，其特征在于：所述脉冲式充电器包括变压器，监控单元，电压调整电路，
所述变压器连接到电源模块，用于将电源模块的交流电整流成可为待充电池组充电的直流电；
所述变压器的直流电输出端与待充电池组连接；
所述监控单元连接在所述电压调整电路与待充电池组之间，用于采集并识别待充电池组的电压、电流及温度；
所述监控单元的信号输出端与电压调整电路连接，所述电压调整电路控制变压器的输出电压。

2.  根据权利要求1所述的风电变桨系统的脉冲式充电器，其特征在于：所述电压调整电路与变压器的多头线圈连接，用于通过控制变压器抽头来调整变压器的输出电压。

3.  根据权利要求1所述的风电变桨系统的脉冲式充电器，其特征在于：所述变压器的直流电输出端与待充电池组之间还连接有一个滤波电路。

4.  根据权利要求1所述的风电变桨系统的脉冲式充电器，其特征在于：所述变压器为单相变压器。

5.  根据权利要求1所述的风电变桨系统的脉冲式充电器，其特征在于：所述监控单元包括用于采集待充电池组的电压、电流及温度的传感器。

风电变桨系统的脉冲式充电器
技术领域
本发明涉及一种风力发电设备，尤其涉及一种风电变桨系统中的专用于给后备电池组充电的脉冲式充电器。
背景技术
随着不可再生能源在世界范围面临枯竭的窘境，为满足工业化生产和人类生活所需，人们对太阳能、风力、水力这些可再生能源的关注和利用已日渐提升。其中，风力发电是一种已经发展相对成熟的能源开发技术，尤其在高原、沿海等地区有着广泛的普及应用。
在风电变桨系统中，为了保证电网掉电时蓄电池组能及时补充电能，在规定时间内向负载供电，保证变桨系统能够可靠工作一段时间，是通过将作为后备电源的电池组挂接在电机驱动器的直流母线上来实现的，如图1所示。当电网正常工作时，后备电池组工作在浮充状态，起到平滑滤波和保持容量(补充自放电的容量损失)的作用。一旦电网掉电，后备电池组立即投入工作，为负载供电；当电网恢复，电源模块立即对后备电池组进行充电。
在风电变桨系统中，后备电池组一般采用阀控免维护铅酸蓄电池，而给其充电的充电器一般采用开关电源电路，由单片机监控电池的电压来控制充电状态。通过调整开关管的PWM来输出一定的电压，对电池进行充电；并根据电池温度的变化进行温度补偿，是一种开关电源式的充电方式。这种充电方式的电压瞬时升高，电流相对较小，使得电池的充电时间较长；并且在电池组充电接近充满时容易产生振荡现象及过充电现象。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术存在的上述技术问题，提供一种更加可靠的、充电时间较短的脉冲式充电器。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种风电变桨系统的脉冲式充电器，包括给充电器本身提供工作电压并给待充电池组提供充电电流的电源模块，变压器，监控单元，电压调整电路，所述变压器连接到电源模块，用于将电源模块的交流电整流成可为待充电池组充电的直流电；所述变压器的直流电输出端与待充电池组连接；所述监控单元连接在所述电压调整电路与待充电池组之间，用于采集并识别待充电池组的电压、电流及温度；所述监控单元的信号输出端与电压调整电路连接，所述电压调整电路控制变压器的输出电压。
进一步地，所述电压调整电路与变压器的多头线圈连接，用于通过控制变压器抽头来调整变压器的输出电压。
再进一步地，所述变压器的直流电输出端与待充电池组之间还连接有一个滤波电路。所述变压器为单相变压器。
更进一步地，所述监控单元包括用于采集待充电池组的电压、电流及温度的传感器。
本发明的有益效果主要体现在：通过采用单相变压器，将交流整流成100HZ～120HZ低频直流脉动电流，再经过平滑滤波电路，充电电压的调整是通过控制输入端的抽头来调节的，这样的结构大大提高了充电器的可靠性和充电器的工作范围的适应性。在充电过程中使用脉冲充电法，用周期性的脉动电流给电池充电可以使电池有时间恢复其原来状态，减小极化现象的影响。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
图1：本发明后备电池组充放电管理系统的示意框图。
图2：本发明脉冲式充电器的结构框图。
图3：本发明脉冲式充电器的分级恒流脉冲充电法示意图。
具体实施方式
本发明揭示了一种风电变桨系统的脉冲式充电器，如图2所示，包括给充电器本身提供工作电压并给待充电的后备电池组提供充电电流的电源模块，变压器，监控单元，电压调整电路。所述变压器连接到电源模块，用于将电源模块的交流电整流成可为待充电池组充电的直流电；所述变压器的直流电输出端与待充电池组连接；所述监控单元连接在所述电压调整电路与待充电池组之间，用于采集并识别待充电池组的电压、电流及温度；所述监控单元的信号输出端与电压调整电路连接，所述电压调整电路控制变压器的输出电压。
本实施例的充电器在给电池充电的过程中，涉及到电池工作电压、工作电流、温度等参数，这些都是表征电池状态的重要参数。采用传感器提取这些参数，然后再配合故障诊断、自动报警和事故现场处理等功能，就可以组成电池监控单元。
本发明中变压器为单相变压器，通过直接采用工频变压器将交流整流成直流，再在二次侧增加调节的抽头，来改变二次侧的交流电压，经过整流后形成100～120HZ的直流脉动电压，这样电路设计简单，更能够增加系统的可靠性。
所述电压调整电路与变压器的多头线圈连接，通过监测充电电压和适当的温度补偿来控制充电电压，而充电电压的改变是通过调整变压器的抽头来实现的。再进一步地，所述变压器的直流电输出端与待充电池组之间还连接有一个滤波电路。
一般，铅酸蓄电池的充电方法目前主要有恒流、恒压。本发明充电器采用的是脉冲充电方式。在充电过程中，只要充电电流不超过蓄电池可接受的电流，蓄电池内部就不会产生大量的气泡。蓄电池中产生的极化现象会阻碍充电，并且使出气率和温升显著升高。因此，极化电压是影响充电速度的重要因素，用周期性的脉动电流给电池充电可以使电池有时间恢复其原来状态，减小极化现象的影响。
本发明充电过程中，采用分级定电流脉冲快速充电法，将充电电流分成几级，如图3所示。开始充电时采用大电流，随着电池容量的增加，电压逐渐升高，电流等级开始降低，使充电电流的脉冲幅度和宽度随蓄电池端电压的升高而分级减小。采用这种充电方式可以消除充电接近充满时易出现的振荡现象及过充电问题。
本充电系统还具有温度补偿特性，环境温度每上升1℃，每个电池单体的浮充电压就下降3mV。当电池温度降低就要提高充电电压，当电池温度升高就要降低充电电压。本实施例中的监控单元接收该温度信息，并控制变压器的输出电压。