一种风电变桨系统的辅助混合电池容量检测系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种风电变桨系统的辅助混合电池容量检测系统及方法，所述系统包括可编程逻辑控制器PLC、锂动力电池组电量检测模块、超级电容组电量检测模块、结果显示模块和数据储存装置。所述方法如下：可编程逻辑控制器PLC控制着混合电池的充电状态，控制着各个电量检测模块的工作过程。锂动力电池组电量检测模块和超级电容组电量检测模块检测完成后，将检测得到的数据输出给PLC。PLC把各个电量检测模块传输来的数据进行计算处理，处理结果通过PLC中的通信模块RS232C输出给显示模块。结果显示模块将混合电池的各种数据显示出来，包括电池各个模块容量及总的电池容量，老化程度等。最后，数据储存装置把各项数据储存起来，以便日后对混合电池进行分析。
【专利说明】—种风电变桨系统的辅助混合电池容量检测系统及方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及一种风电变桨系统的辅助混合电池容量检测系统及方法。

【背景技术】
[0002]随着风力发电产业技术的不断发展和成熟，风力发电机中的变桨系统的重要性越来越突出，它可以通过控制技术改变叶片的桨距角，控制风机转速，是整个机组的第一刹车系统。
[0003]变桨系统日常工作都是从电网电源取电，后备电池只是处于浮充状态，只有在电网电源丢失的情况下，变桨系统才从后备电池中取电工作，这就意味着如果后备电池出现老化等故障，那么变桨系统就无法在电网电源丢失情况下工作。近些年，“飞车”事故时常发生，其原因主要是由于备用电池的老化等原因，使风力发电机不能安全顺浆，无法保证它的可靠停机，所以对变桨系统后备电池性能的监测，是风机运行和维护的一项重要内容。
[0004]现在后备电池多以锂电池或超级电容为主，锂动力电池充电时间长，易老化；超级电容寿命短。所以现在开始试用混合电池，其性能优良，可以完成极其复杂的时序与组合逻辑电路功能。而现有技术中，在风机不停机的情况下直接检测混合电池容量的方法却很少。


【发明内容】

[0005]本发明目的在于针对现有技术的缺陷提供一种风电变桨系统的辅助混合电池容量检测系统及方法，以方便快捷高效为主，可以在风机正常运行时快速测出后备混合电池的实时电容量和老化程度。
[0006]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:
[0007]一种风电变桨系统的辅助混合电池容量检测系统包括:可编程逻辑控制器PLC、锂动力电池组电量检测模块、超级电容组电量检测模块、结果显示模块和数据储存装置，其中可编程逻辑控制器PLC通过锂动力电池组电量检测模块检测锂动力电池组的运行状态，可编程逻辑控制器PLC通过超级电容组电量检测模块检测超级电容组的运行状态，可编程逻辑控制器PLC分别控制锂动力电池组和超级电容组的充电状态，可编程逻辑控制器PLC把锂动力电池组电量检测模块、超级电容组电量检测模块传输来的检测数据进行计算处理后，通过通信模块RS232C输出给结果显示模块显示并存储至数据储存装置。
[0008]所述锂动力电池组电量检测模块包括第一至第三开关、第一至第二电流表、变阻箱和第一显示模块电池，其中锂动力电池组的正极分别接第一至第三开关的一端，第三开关的另一端串接第一显示模块电池后分别接第一至第二电流表的一端，第二开关的另一端串接变阻箱后接第一电流表的另一端，锂动力电池组的负极接第二电流表的另一端，第一开关和第二电流表的另一端接风电系统变桨系统。
[0009]所述超级电容组电量检测模块包括第五至第七开关、第二显示模块电池、电压表和第三电流表，超级电容组的一端分别接第五开关、电压表和第七开关的一端，第七开关的另一端串接第二显示模块电池后分别接第六开关和第三电流表的一端，电压表的另一端与第六开关的另一端连接，超级电容组的另一端与第三电流表的另一端连接，第五开关的另一端和第三电流表的一端接风电系统变桨系统。
[0010]一种风电变桨系统的辅助混合电池容量检测系统的检测方法如下:采用可编程逻辑控制器PLC通过锂动力电池组电量检测模块检测锂动力电池组的运行状态，采用可编程逻辑控制器PLC通过超级电容组电量检测模块检测超级电容组的运行状态，采用可编程逻辑控制器PLC分别控制锂动力电池组和超级电容组的充电状态，采用可编程逻辑控制器PLC把锂动力电池组电量检测模块、超级电容组电量检测模块传输来的检测数据进行计算处理后输出给结果显示模块显示并存储至数据储存装置。
[0011]所述锂动力电池组电量检测模块的检测方法如下:正常工作时，第二、第三开关断开，第一开关闭合；检测时第一开关断开，首先，混合电池充电系统对锂动力电池组进行充电，第二开关处于闭合状态，第三开关断开，此时锂动力电池组与变阻箱的电压相等，采用可编程逻辑控制器PLC控制变阻箱，调节阻值大小，使第二电流表的示数12等于第一电流表示数II，则变阻箱阻值大小R与锂动力电池组内阻r相等；根据锂电池内阻与锂电池容量的关系得出锂动力电池组的电容量Ql ;锂动力电池组的内阻变化得到锂动力电池组的老化程度SI。
[0012]当锂动力电池组处于充满状态，先闭合第三开关，第二开关断开，对第一显示模块电池组充电。
[0013]所述超级电容组电量检测模块的检测方法如下:正常工作时，第六、第七开关断开，第五开关闭合；检测时，第五开关断开，第六开关闭合，第七开关断开，此时，当超级电容进行短暂的充电时，采用可编程逻辑控制器PLC中的计时器记录充电的时间T，电压表和第三电流表同时实时测出Ul = U’，13 = I’，已知q = CU，q = IT，其中:

【权利要求】
1.一种风电变桨系统的辅助混合电池容量检测系统，其特征在包括:可编程逻辑控制器PLC、锂动力电池组电量检测模块、超级电容组电量检测模块、结果显示模块和数据储存装置，其中可编程逻辑控制器PLC通过锂动力电池组电量检测模块检测锂动力电池组的运行状态，可编程逻辑控制器PLC通过超级电容组电量检测模块检测超级电容组的运行状态，可编程逻辑控制器PLC分别控制锂动力电池组和超级电容组的充电状态，可编程逻辑控制器PLC把锂动力电池组电量检测模块、超级电容组电量检测模块传输来的检测数据进行计算处理后，通过通信模块RS232C输出给结果显示模块显示并存储至数据储存装置。
2.根据权利要求1所述的风电变桨系统的辅助混合电池容量检测系统，其特征在于:所述锂动力电池组电量检测模块包括第一至第三开关(K1-K3)、第一至第二电流表(A1-A2)、变阻箱和第一显示模块电池，其中锂动力电池组的正极分别接第一至第三开关(K1-K3)的一端，第三开关(K3)的另一端串接第一显示模块电池后分别接第一至第二电流表(A1-A2)的一端，第二开关(K2)的另一端串接变阻箱后接第一电流表(Al)的另一端，锂动力电池组的负极接第二电流表(A2)的另一端,第一开关(Kl)和第二电流表(A2)的另一端接风电系统变奖系统。
3.根据权利要求1所述的风电变桨系统的辅助混合电池容量检测系统，其特征在于:所述超级电容组电量检测模块包括第五至第七开关(K5-K7)、第二显示模块电池、电压表(V)和第三电流表(A3)，超级电容组的一端分别接第五开关(K5)、电压表(V)和第七开关(K7)的一端，第七开关(K7)的另一端串接第二显示模块电池后分别接第六开关(K6)和第三电流表(A3)的一端，电压表(V)的另一端与第六开关(K6)的另一端连接，超级电容组的另一端与第三电流表(A3)的另一端连接,第五开关(K5)的另一端和第三电流表(A3)的一端接风电系统变奖系统。
4.一种基于权利要求1所述的风电变桨系统的辅助混合电池容量检测系统的检测方法，其特征在于所述方法如下:采用可编程逻辑控制器PLC通过锂动力电池组电量检测模块检测锂动力电池组的运行状态，采用可编程逻辑控制器PLC通过超级电容组电量检测模块检测超级电容组的运行状态，采用可编程逻辑控制器PLC分别控制锂动力电池组和超级电容组的充电状态，采用可编程逻辑控制器PLC把锂动力电池组电量检测模块、超级电容组电量检测模块传输来的检测数据进行计算处理后，通过通信模块RS232C输出给结果显示模块显示并存储至数据储存装置。
5.根据权利要求4所述的风电变桨系统的辅助混合电池容量检测系统的检测方法，其特征在于所述锂动力电池组电量检测模块的检测方法如下:正常工作时，第二、第三开关(K2、K3)断开，第一开关(Kl)闭合；检测时第一开关(Kl)断开，首先，混合电池充电系统对锂动力电池组进行充电，第二开关(Κ2)处于闭合状态，第三开关(Κ3)断开，此时锂动力电池组与变阻箱的电压相等，采用可编程逻辑控制器PLC控制变阻箱，调节阻值大小，使第二电流表(Α2)的示数等于第一电流表(Al)示数，变阻箱阻值大小与锂动力电池组内阻r相等；根据锂电池内阻与锂电池容量的关系得出锂动力电池组的电容量Ql ;锂动力电池组的内阻变化得到锂动力电池组的老化程度SI。
6.根据权利要求5所述的风电变桨系统的辅助混合电池容量检测系统的检测方法，其特征在于当锂动力电池组处于充满状态，先闭合第三开关(K3)，第二开关(K2)断开，对第一显不模块电池组充电。
7.根据权利要求4所述的风电变桨系统的辅助混合电池容量检测系统的检测方法，其特征在于所述超级电容组电量检测模块的检测方法如下:正常工作时，第六、第七开关(K6、K7)断开，第五开关(Κ5)闭合；检测时，第五开关(Κ5)断开，第六开关(Κ6)闭合，第七开关(Κ7)断开，此时，当超级电容进行短暂的充电时，采用可编程逻辑控制器PLC中的计时器记录充电的时间Τ，电压表(V)和第三电流表(A3)同时实时测出Ul = U’，I3 = I’，已知Q = CU, q = IT，其中
得到:CU = IT，C = IT/U,由此得到超级电容的电容C，则超级电容组的容量Q2 = (CU2)/2，同时超级电容组的老化程度S2由电容的变化得到。
8.根据权利要求7所述的风电变桨系统的辅助混合电池容量检测系统的检测方法，其特征在于若超级电容组处于充满状态，先闭合第七开关(K7)，断开第六开关(K6)，对第二显示模块电池组充电。
【文档编号】G01R31/36GK104198946SQ201410431876
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月27日 优先权日:2014年8月27日
【发明者】李泰 , 邹博, 曾庆军, 王伟然, 李权明, 张明, 鄢俊胜, 杨德亮, 张福特 申请人:江苏科技大学