摘要：当今我国风力发电技术变得愈加成熟，在大型风力发电机组变桨系统当中，为了保障整个系统的安全性与可靠性，通常都要配置变桨后备电源，这就需要做好后备电源管理系统设计工作，提高风力发电机组运行的有效性。基于此，本文首先提出蓄电池在变桨控制系统中的应用，进而从软硬件两个方面提出后备电源管理系统设计。
关键词：大型风力发电机组；后备电源；管理系统；变桨；设计
引言
工业的不断发展，虽然经济有所提升，但是资源、能源紧缺问题却愈加严重。为了能够实现可持续发展道路的战略，加强可再生能源的研究与研究已经成为了必然趋势，降低对传统能源的依赖性。风力发电是继火力发电、水利发电的又一大发展体系，是当今电力领域研究的热点话题。风力发电技术作为当今能源领域的新研究方向，已经从最初的几十千瓦逐渐升到了兆瓦级。但总体上来说，我国风力发展技术还有很大的发展空间，特别是对于大型风力发电机组变桨问题来说，为了保证风力发电系统运行安全，需要全面加强后备电源管理工作，因此加强后备电源管理系统设计尤为重要。
1蓄电池在变桨控制系统中的应用原理
结合能量守恒的原理，在能源转化当中，会在数量、时间、物质形态产生一定差异。储能技术就是一种能量转化的“中介”，通过能量存储与释放，从而提高能量转化与应用的灵活性。蓄电池作为化学储能的一种，具有易存储、易运输的优势，在当今风电领域中的应用十分广泛。
为了可以提高大型风力发电系统的可靠性，变桨控制系统电源通常要设置备用方案。后备电源主要是起到了紧急收浆的作用。如果大型风力发电机组产生了故障问题，一组蓄电池可以为紧急变桨控制提供动力，在直流母线上并联电池组，之后统一安装到变频器上，在风电机正常运行当中，只需要通过浮点来保持电压即可，假如在运行当中因为故障断电，系统会自动将直流电传输给变频器，变频器通电之后即可实现相应功能，带动伺服电机运行实现收浆。
2硬件系统设计
2.1电源电路设计
（1）电池组串充电源
电源作为风电机的重要驱动装置，保证电源运行质量可以确保设备运行效率以及运行安全性。这就需要保证电源电路设计的科学性。大部分电源管理系统都是采用了4节电池组串充方法，电压为52VDC，因此主要的电源电路中需要融入+52V电源电路。在实践应用当中需要采用MC34063芯片，包含了DC/DC变换器各种功能，由单片机统一控制电路。
（2）其他电源
+15V电源，电路由MC34063芯片产生+15V电源，相比+52V电源，+15V电源主要是采用了MC34063降压变换器形式；+5V电源，主要是采用了稳压块7808芯片，之后通过+15V电源转化而来；+12V电源当中，主要是通过VOLTREG7812稳压块来实现相关功能，由+15V电源驱动。运行稳压7812模块过程中，输入电源要比输出电源更大一些，通常为2V以上。
2.2 LED显示系统
LED驱动系统应用DIP-8开关和单片机I/O输出端口连接，个女警单片机实际要求，针对性设置电池组，确保LED模块功能得以实现。其中，通常单片机信号范围在P1-0~P1-7之间。LED模块能够直接呈现电池组的充电情况，包括故障电池信息以及正在充电电池信息。该模块配置了3个放光二极管，可以做出红黄蓝三色提醒，分别为故障、正在充电、充满电。
2.3均衡充电放电设计
（1）涓流充电均衡
在电池充电后期，该方案会自动切换到小电流充电方法。这样即可实现已经充满电的电池停止充电，没有充满电的继续充电，最终将整个电池机组全部充满，达到均衡目标。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在方案在实施起来非常容易，但有可能造成电池损耗、降低使用寿命。
（2）放电均衡方案
在充电过程中，需要对电池逐渐放电，保证电池电压水平相同步，待到电池电压水平相同是再恒流充电，这样即可保障各单体间保证较好的均衡状态。不同电池之间由于存在物理性差异，因此即使采用了放电方案但依然无法保证合理想效果。
（3）电阻并联均衡方案
该方法主要是结合了电池并联电阻方法，合理的电阻值能够消耗剩余能量，保证电能均衡。在实际使用当中，可以采用电压检测反馈数值，如果电池运行当中超出了设定阈值，此时可以通过并联电阻实现电能均衡，消耗剩余电量，避免电池充电过量，其余电池可以继续充电，直到充满电为止。该方案结构较为简单，但是会带来过多电能损耗。
由于各种方法都存在着一定弊端，因此可以采用串充与均衡模块结合的组合方法，在实际使用中具有不错的效能。电路输出为直流电压，分别通过三极管、电阻、二极管、电阻、三极管、稳压管、电池。通常情况下，电池电机都是在10V以内，分压电路输出可以保证A/D口电压值符合标准，通过电阻分压采集技术来控制电压。电压采样不依赖电压转换，在经过了滤波处理后，会将电流传输到调理电路当中。
3软件系统设计
3.1充电控制流程
外部电网中接入到风电系统时，此时就要运行电池管理系统，首先要设置单片机结构寄存器，所涉及的每个参数都要展开设置，如系统时钟、中断器、定时器等。设置系统完毕后系统会进入到初始化阶段，在初始化完成之后会中断事件执行，从实际运行情况来看其中断事件主要有：外部终端INT0、A/D转换结束中断等。为了保障系统安全性需要设置看门狗，可以监督主程序运行状态，在程序运行过程中，如果程序混乱会自动报警并提出相应的故障信息。异步电压采样技术可以确保电池安全性，还可以确保电压采样的精准性。一旦电池在运行中出现了故障问题，则LED显示屏直接可以呈现出故障信息。
3.2电池状态采集
结合大型风力发电机组变桨备用电池特点，需要采用外接A/D转换芯片将电池信息上传到上位机当中。采用串联方法运行，对单体电池电压检测使用采样集中方法，也就是控制信号实现不同电池检测。结合系统运行先后顺序展开电池故障测试，在实际运行中主要采用多通道切换技术，也就是在开关器件上将多个电池电压信号在放大器中进行切换，完成了信号处理后，要经过A/D转换器转换电池信息。为了保障电池检测的精准性，在检测设备当中需要将每个电池信息输入到其中，实现集成化管理与控制。
3.3 CAN通讯传输
CAN传输效率较高、信号稳定、实施成本低，所以在实际应用中有不错的效能。CAN通讯可以让用户自定义协议，也可以采用国际组织所制定的协议。大致可以分为：
（1）单片机发送协议：起始帧+地址+数据长度+前面3个字节累加+N字节数据+前面所有字节累加+结束符；
（2）采集电路、I/O接口应答协议：起始帧+地址+数据长度+前面3个字节累加+N字节数据+前面所有字节累加+结束符。
在协议当中：起始帧为OXAA；数据长度是待发数据长度，如果数据长度为N，则整个信息帧的长度为N+6；N字节数据中的第一个字节为命令，有效数据长度为将N-1；结束符为OXOD；累加为起始帧到N字节数据结束的和，并不包括结束符。
结束语
综上所述，为了能够保障大型风力发电机组变桨后备电源的稳定性、安全性，必须要加强后备电源管理系统设计工作，结合后备电源的运行原理与作用，从软件、硬件两个方面加强管理系统设计工作，注重设计要点，保证整个后备电源管理系统能够达到大型风力发电机组变桨系统运行标准。
参考文献：
[1]侯绍虎.大型风力发电机组变桨后备电源管理系统设计[D].湖南大学，2013.
论文作者:李森
论文发表刊物:《基层建设》2018年第33期
论文发表时间:2018/12/17
标签：电源论文; 电池论文; 管理系统论文; 电压论文; 系统论文; 字节论文; 数据论文; 《基层建设》2018年第33期论文;