風(fēng)力發(fā)電的儲能測控設(shè)備、風(fēng)電系統(tǒng)及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種風(fēng)力發(fā)電用的儲能測控設(shè)備、風(fēng)電系統(tǒng)及其控制方法，所述儲能測控設(shè)備包括測控裝置、風(fēng)電輸入端、電源輸出接口、風(fēng)電采集裝置、放電控制器和巡檢裝置；測控裝置連接風(fēng)電輸入端與電源輸出接口；風(fēng)電采集裝置連接風(fēng)電輸入端和測控裝置；電源輸出接口由若干電控邏輯開關(guān)組成，其連接用于風(fēng)力發(fā)電儲能的蓄電池組兩端及其串聯(lián)抽頭端；所述風(fēng)電系統(tǒng)包括風(fēng)電組件、蓄電池組、放電負(fù)載和系統(tǒng)控制裝置，其含有至少一套所述的儲能測控設(shè)備；所述儲能測控設(shè)備在設(shè)定測控邏輯下變換其電源輸出接口的組合狀態(tài)，實現(xiàn)對所述蓄電池組智能充電。本發(fā)明可延長風(fēng)電系統(tǒng)的蓄電池壽命，增加系統(tǒng)的儲電、發(fā)電量。
【專利說明】
風(fēng)力發(fā)電的儲能測控設(shè)備、風(fēng)電系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電的系統(tǒng)設(shè)計領(lǐng)域，特別涉及一種風(fēng)力發(fā)電用的儲能測控設(shè)備、含有該設(shè)備的風(fēng)電系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)電應(yīng)用是新能源發(fā)展的熱點，風(fēng)電組件又稱風(fēng)力發(fā)電機(jī)，是利用風(fēng)能裝置中線圈繞組的磁通量改變而將風(fēng)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù);狹義的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)多指風(fēng)電組件、控制器和逆變器三部分，不涉及蓄電池和機(jī)械部件。
[0003]風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)分為獨立風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)及分布式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其中獨立風(fēng)力發(fā)電亦稱離網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電，主要由風(fēng)電組件(包括多臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)組)、控制器、蓄電池(本說明書又簡稱為電池)組成，若要為交流負(fù)載供電，還需要配置交流逆變器；風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)按運(yùn)行方式可分為獨立運(yùn)行逆變器和并網(wǎng)逆變器。行業(yè)預(yù)期在今后十幾年，市場將由獨立發(fā)電系統(tǒng)轉(zhuǎn)向并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，其中又分為帶蓄電池的和不帶蓄電池的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)；行業(yè)公認(rèn)，帶蓄電池的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)具有可調(diào)度性，可根據(jù)需要并入或退出電網(wǎng)，而且具有備用電源的功能，是并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)應(yīng)用的主流發(fā)展方向?，F(xiàn)階段行業(yè)對配套蓄電池用的充放電控制器的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，大多著眼于控制蓄電池組過充電或過放電或附加以蓄電池充電電壓控制為內(nèi)容的溫度補(bǔ)償電路。
[0004]現(xiàn)階段風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計中，潛移默化地將蓄電池視為一種理想儲能裝置，一個應(yīng)用現(xiàn)象為:風(fēng)力在設(shè)計范圍內(nèi)，所匹配蓄電池的載荷正常，但當(dāng)風(fēng)力很小時，即使增加了風(fēng)電組件內(nèi)部的機(jī)械加速系統(tǒng)，所能增加的儲電量也很有限，一般認(rèn)為當(dāng)風(fēng)電組件獲得的電流太弱時，對蓄電池充電無貢獻(xiàn)。研究認(rèn)為，蓄電池內(nèi)阻與荷電態(tài)這一對關(guān)聯(lián)變量的系統(tǒng)效應(yīng)，還未被充分重視，行業(yè)希望尋求到一種能增加系統(tǒng)儲存電量、有效延長蓄電池組使用壽命、降低系統(tǒng)發(fā)電成本的技術(shù)方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的，在于針對常規(guī)風(fēng)電系統(tǒng)的技術(shù)現(xiàn)狀，提供一種結(jié)構(gòu)有別于常規(guī)充電器的儲能測控設(shè)備的設(shè)計方案，該儲能測控設(shè)備具有對風(fēng)力發(fā)電輸入狀態(tài)的數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)反應(yīng)功能，可以有效延長儲能電池的匹配使用壽命，降低蓄電池的更換成本，增加風(fēng)電系統(tǒng)的儲電、發(fā)電量。
[0006]為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供了一種風(fēng)力發(fā)電用的儲能測控設(shè)備，所述的儲能測控設(shè)備包括:測控裝置2、風(fēng)電輸入端3、電源輸出接口 5、風(fēng)電采集裝置6、放電控制器Sb和巡檢裝置12;所述測控裝置2的電源輸入端通過風(fēng)電輸入端3電連接風(fēng)電組件1，其電源輸出端與電源輸出接口 5電連接;所述風(fēng)電采集裝置6的輸入端連接風(fēng)電輸入端3，其信號輸出端連接測控裝置2;所述的電源輸出接口 5由若干電控邏輯開關(guān)組成，其連接用于風(fēng)力發(fā)電儲能的蓄電池組4兩端以及蓄電池組中的串聯(lián)抽頭端;所述儲能測控設(shè)備通過對所述風(fēng)電輸入端3的風(fēng)電狀態(tài)進(jìn)行信號采集、處理，在設(shè)定測控邏輯下對所述蓄電池組4實現(xiàn)智能化充電。
[0007]本發(fā)明中，所述與儲能測控設(shè)備匹配使用的蓄電池組4包括至少兩個串聯(lián)連接的電池模塊，且電池模塊串聯(lián)的接口設(shè)置有外接端。
[0008]所述儲能測控設(shè)備的測控裝置2包括接口邏輯模塊2a、信號處理模塊2b和充電模塊2c;所述各個子模塊選擇性分立設(shè)置或共用一體化模塊實現(xiàn)其功能。
[0009]優(yōu)選的，所述信號處理模塊2b的信號輸入端連接風(fēng)電采集裝置6，其信號輸出端分別連接所述的充電模塊2c和接口邏輯模塊2a;所述接口邏輯模塊2a的信號輸出端電連接電源輸出接口 5，其信號輸入端連接所述的信號處理模塊2b;所述充電模塊2c的電源輸入端電連接風(fēng)電輸入端3或風(fēng)電采集裝置6，其電源輸出端電連接電源輸出接口 5，其信號輸入端連接信號處理模塊2b。
[0010]優(yōu)選的，所述的充電模塊2c包括輸出電壓恒定電路和輸出電流限制電路。
[0011]優(yōu)選的，所述充電模塊的輸出電流不限波形、頻率及占空比。
[0012]作為上述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述測控裝置中的充電模塊2c分立設(shè)置。
[0013]作為上述技術(shù)方案的又一種改進(jìn)，所述測控裝置中的接口邏輯模塊2a分立設(shè)置。
[0014]所述的測控裝置2還包括電壓提升模塊7，電壓提升模塊的信號輸入端連接信號處理模塊2b，其電源輸入端/輸出端電連接風(fēng)電輸入端3/充電模塊2c或充電模塊2c/電源輸出接口 5;即電源輸入端電連接風(fēng)電輸入端3、電源輸出端電連接充電模塊2c，或電源輸入端電連接充電模塊2c、電源輸出端電連接電源輸出接口 5。
[0015]優(yōu)選的，所述的電壓提升模塊7獨立設(shè)置，亦可將其部分功能或全部功能與所述的充電模塊2c—體化集成。
[0016]所述的儲能測控設(shè)備中，巡檢裝置12的信號輸入端連接蓄電池組4中受控電池模塊的兩端，其信號輸出端連接所述的測控裝置2;所述的巡檢裝置12獨立設(shè)置，亦可將其部分功能或全部功能與所述的電源輸出接口 5—體化集成。
[0017]所述巡檢裝置的功能，是將蓄電池組4中受控電池模塊的狀態(tài)數(shù)據(jù)反饋給測控裝置(信號處理模塊2b)，所述的狀態(tài)數(shù)據(jù)包括受控電池模塊的電壓數(shù)據(jù)或/和容量數(shù)據(jù)，為在設(shè)定邏輯狀態(tài)下充電模塊2c對某受控電池模塊或某電池模塊組實現(xiàn)優(yōu)先充電提供邏輯依據(jù)。
[0018]作為上述技術(shù)方案的再一種改進(jìn)，所述風(fēng)電采集裝置6的信號采集功能內(nèi)置于測控裝置2，通過測控裝置的一體化設(shè)計實現(xiàn)其部分邏輯功能或全部邏輯功能。
[0019]本發(fā)明中，所述放電控制器Sb的電源輸入端電連接蓄電池組4的兩端，其電源輸出端電連接放電負(fù)載10;所述的放電控制器獨立設(shè)置，亦可將其部分功能或全部功能集成于測控裝置2或所述蓄電池組后置的放電負(fù)載管理系統(tǒng)。
[0020]所述的放電控制器，包括但不限于行業(yè)通稱的恒流電源控制器、恒壓電源控制器、交流逆變器、交流配電柜、放電控制管理系統(tǒng)及其組合。
[0021]本發(fā)明還公開了一種含有上述儲能測控設(shè)備的風(fēng)電系統(tǒng)，所述的風(fēng)電系統(tǒng)包括風(fēng)電組件1、蓄電池組4、放電負(fù)載10和系統(tǒng)控制裝置;所述系統(tǒng)至少設(shè)置一套所述的儲能測控設(shè)備;所述儲能測控設(shè)備可與常規(guī)的系統(tǒng)控制裝置分立設(shè)置，亦可將其部分功能或全部功能與所述常規(guī)的系統(tǒng)控制裝置一體化集成。
[0022]所述風(fēng)電系統(tǒng)中，風(fēng)電組件I包括所有通過裝置中線圈繞組的磁通量改變而將風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，包括單機(jī)、機(jī)組以及組件內(nèi)部增設(shè)機(jī)械加速系統(tǒng)的裝置;所述的蓄電池組4包括至少兩個串聯(lián)連接的電池模塊，且電池模塊串聯(lián)的接口設(shè)置有外接端;所述蓄電池包括任意可反復(fù)充電使用的二次電池，例如鋰電池、鉛電池、鎳鋅電池以及金屬儲氫電池等。
[0023]所述風(fēng)電系統(tǒng)中，其放電負(fù)載10的形式任意，包括但不限于使用直流電、逆變?yōu)榻涣麟姽╇娀蛞匀我怆娏鞑ㄐ?、頻率輸出的放電負(fù)載。例如家用電器、燈具、電子儀器、工業(yè)及民用電器設(shè)備，以及包括并網(wǎng)的局域電力網(wǎng)。
[0024]本發(fā)明還公開了一種前述儲能測控設(shè)備的控制方法，該方法由所述風(fēng)電采集裝置6對所述風(fēng)電輸入端3的風(fēng)電狀態(tài)進(jìn)行信號采集，并由所述測控裝置2與內(nèi)貯數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，當(dāng)風(fēng)電采集裝置6采集到的風(fēng)能電流強(qiáng)度或其變換反映的電壓值低于測控裝置2所設(shè)定的閥值時，變換電源輸出接口 5若干邏輯開關(guān)的組合狀態(tài)，將所述蓄電池組4的整組充電方式變換為對蓄電池組中的受控電池模塊智能化充電。
[0025]所述對受控電池模塊的智能化充電，為測控裝置2根據(jù)巡檢裝置12反饋的電壓數(shù)據(jù)或/和容量數(shù)據(jù)，對電壓或/和容量較低的電池模塊進(jìn)行優(yōu)先充電；當(dāng)若干電池模塊的實時電壓或/和容量相同時，在設(shè)定時間內(nèi)對其實行充電時間平均分配。
[0026]所述的電池模塊可以是單體電池，也可以是多個單體電池內(nèi)/外串聯(lián)而成的一體化產(chǎn)品;所述電池模塊包括電池模塊組，電池模塊組專指兩個電池模塊以上(包括兩個電池模塊)外部串聯(lián)組合的連接方式，其可視為一個外接電壓更高的電池模塊，若干電池模塊的智能化組合充電方法依具體設(shè)計而定。
[0027]所述儲能測控設(shè)備為配置有蓄電池的風(fēng)電系統(tǒng)使用，其中電源輸出接口5與常規(guī)充電器輸出接口的區(qū)別在于:常規(guī)充電器的充電輸出端與蓄電池組是固定電連接，一般僅電固連蓄電池組的正極、負(fù)極兩端;而本發(fā)明所述電源輸出接口 5是多個電控開關(guān)，除了連接蓄電池組的正極、負(fù)極兩端外，還連接到蓄電池組中所需單獨控制的電池模塊，甚至連接到單體電池，所述的連接不等同于電導(dǎo)通，該連接是否電導(dǎo)通取決于該路接口端所對應(yīng)的電控邏輯開關(guān)狀態(tài)。
[0028]蓄電池的內(nèi)阻與荷電態(tài)是一關(guān)聯(lián)密切的變量，內(nèi)阻與荷電態(tài)成正比，換言之電池空荷時內(nèi)阻較小，充電接受能力強(qiáng);而當(dāng)電池滿荷時內(nèi)阻較大，充電接受能力弱；由于蓄電池內(nèi)阻的存在，使外電路電阻與蓄電池內(nèi)阻共同構(gòu)成了蓄電池充電回路的總電阻，當(dāng)源于風(fēng)電組件的充電電流相對恒定時，所表現(xiàn)的負(fù)載電壓將在蓄電池內(nèi)阻與外電路電阻中正比分配，這一規(guī)律在廣義歐姆定律得到完美表述。
[0029]風(fēng)電組件獲得的電能在一定區(qū)間表現(xiàn)為功率形式，其風(fēng)電電流、電壓值與負(fù)載總電阻相關(guān)，當(dāng)風(fēng)電電流相對恒定時，風(fēng)電組件輸出電壓與負(fù)載總電阻成正比；當(dāng)風(fēng)力較小時，風(fēng)電組件的輸出功率較小，如果負(fù)載總電阻不變，風(fēng)電組件的輸出電壓也較?。划?dāng)風(fēng)電組件輸出功率小至充電外電路分配到的電壓等于甚至小于蓄電池的載荷電壓時，蓄電池充電完全終止。
[0030]本發(fā)明是基于上述外電路電阻與蓄電池內(nèi)阻共同構(gòu)成風(fēng)電充電回路總電阻的基礎(chǔ)原理，當(dāng)風(fēng)電強(qiáng)度小于設(shè)計值下限時，通過電源輸出接口 5若干邏輯開關(guān)的組合變換，實時降低受充蓄電池組的電壓(減少蓄電池組中的電池模塊數(shù)量，等效降低受充電池的內(nèi)阻)，例如降低蓄電池組一半電壓(減少蓄電池組中一半的電池模塊)，使受充電池的內(nèi)阻降低一半，從而使風(fēng)電組件的充電電流獲得提升；當(dāng)降低受充電池電壓但風(fēng)電強(qiáng)度仍小于設(shè)計值下限時，邏輯上可繼續(xù)減少受充電池模塊的數(shù)量，降低受充電池的電壓，使蓄電池的風(fēng)電充電電流獲得動態(tài)提升。
[0031]這種儲能測控設(shè)備的應(yīng)用可視為使風(fēng)電組件獲得微功率發(fā)電效率的提升，并且這種微功率充電方式對延長儲能電池的壽命很有效，直接降低蓄電池的使用成本；以風(fēng)電系統(tǒng)常用的鉛酸電池為例，這種微功率充電方式可有效抑制負(fù)極板的硫酸鉛結(jié)晶鹽化現(xiàn)象，保持蓄電池的受充能力和有效載荷能力。
[0032]本發(fā)明為解決風(fēng)電系統(tǒng)的市場需求提供了一種切實可行的技術(shù)方案，使系統(tǒng)在自身運(yùn)行中可有效實現(xiàn)對配套蓄電池組的長期維護(hù)保障。
[0033]本發(fā)明的優(yōu)點在于:運(yùn)用所述儲能測控設(shè)備對風(fēng)電組件I的風(fēng)電狀態(tài)進(jìn)行信號采集、處理，在設(shè)定測控邏輯下相應(yīng)變換所述電源輸出接口 5若干電控邏輯開關(guān)的組合狀態(tài)，有效提升了風(fēng)力充電效率、增加儲電量;所述的儲能測控設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、組合多樣化、成本低，適應(yīng)高端風(fēng)電系統(tǒng)的設(shè)備配置要求。
【附圖說明】
[0034]圖1a是常規(guī)風(fēng)電系統(tǒng)的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖1b是常規(guī)風(fēng)電系統(tǒng)的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖2a是本發(fā)明所述儲能測控設(shè)備的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]圖2b是本發(fā)明所述風(fēng)電系統(tǒng)的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]圖3a是一種儲能測控設(shè)備的邏輯控制結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039]圖3b是充電模塊獨立設(shè)置的邏輯控制結(jié)構(gòu)示意圖。
[0040]圖3c是接口邏輯模塊獨立設(shè)置的邏輯控制結(jié)構(gòu)示意圖。
[0041]圖3d是充電模塊、接口邏輯模塊均獨立設(shè)置的邏輯控制結(jié)構(gòu)示意圖。
[0042]圖4a是增設(shè)電壓提升模塊的一種控制結(jié)構(gòu)示意圖。
[0043]圖4b是增設(shè)電壓提升模塊的另一種控制結(jié)構(gòu)示意圖。
[0044]圖4c是電壓提升模塊與充電模塊一體化設(shè)置的控制結(jié)構(gòu)示意圖。
[0045]圖5a是一種控制兩個電池模塊充電的邏輯結(jié)構(gòu)示意圖。
[0046]圖5b是一種控制三個電池模塊充電的邏輯結(jié)構(gòu)示意圖。
[0047]圖6a是一種兩個電池模塊的巡檢裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0048]圖6b是一種三個電池模塊的巡檢裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0049]圖7是本發(fā)明所述風(fēng)電系統(tǒng)的又一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0050]附圖標(biāo)識:
[0051]1、風(fēng)電組件;2、測控裝置;2a、接口邏輯模塊;2b、信號處理模塊;2c、充電模塊;3、風(fēng)電輸入端;4、蓄電池組;4a、電池模塊I; 4b、電池模塊2; 4c、電池模塊3; 5、電源輸出接口；5a、邏輯開關(guān)l;5b、邏輯開關(guān)2;5c、邏輯開關(guān)3;5d、邏輯開關(guān)4;6、風(fēng)電采集裝置;7、電壓提升模塊;8、常規(guī)充放電控制器;8a、常規(guī)充電器;8b、放電控制器;9、逆變器；10、放電負(fù)載；12、
巡檢裝置。
【具體實施方式】
[0052]下面結(jié)合附圖和實施例進(jìn)一步對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0053]圖1a是常規(guī)風(fēng)電系統(tǒng)的一種結(jié)構(gòu)示意圖，風(fēng)電組件I與蓄電池組4之間連接使用常規(guī)充放電控制器8，充電電路的設(shè)計特點是與蓄電池組4成組電固連；同時充電器的邏輯功能較簡單，一般標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計是著眼于控制蓄電池組過充電(常規(guī)設(shè)計為恒定充電電壓、限制充電電流方式)，或在此基礎(chǔ)上應(yīng)用動態(tài)微調(diào)蓄電池充電恒壓值的溫度補(bǔ)償電路。這類常規(guī)風(fēng)電系統(tǒng)在蓄電池組后置的放電負(fù)載10可以是各種形式，當(dāng)負(fù)載使用交流電時附加逆變器9，其中充放電控制器8既可一體化設(shè)計，也可將充電控制器8a和放電控制器Sb分開設(shè)計，如圖1b所示。
[0054]參見圖2a，本發(fā)明所述的儲能測控設(shè)備與常規(guī)的風(fēng)電充電器相比，專門設(shè)計有風(fēng)電采集裝置6與風(fēng)電輸入端3對接;此外，充電輸出端設(shè)計為具有多個電控邏輯開關(guān)形式的電源輸出接口 5，其除了電固連蓄電池組的兩極端外，還分別連接至蓄電池組中的受控電池模塊(圖5a給出了一種具有三個充電輸出端的基礎(chǔ)設(shè)計例)；巡檢裝置12的信號輸入端連接蓄電池組中各個受控電池模塊的兩端；當(dāng)所述儲能測控設(shè)備與風(fēng)電組件1、蓄電池組4、放電負(fù)載10組成如圖2b所示的風(fēng)電系統(tǒng)時，可以通過風(fēng)電采集裝置6獲得風(fēng)電組件I的風(fēng)電狀態(tài)信號，通過測控裝置2的處理實現(xiàn)對蓄電池組4的智能化充電。圖2b所示風(fēng)電系統(tǒng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，亦可以將所述儲能測控設(shè)備中的風(fēng)電采集裝置6內(nèi)置于測控裝置2。
[0055]圖2b所示放電控制器Sb是獨立設(shè)置的一種述例，其信號輸入端連接測控裝置2，工作邏輯功能通過測控裝置的統(tǒng)一編程而實現(xiàn)。所述儲能測控設(shè)備中，放電控制器根據(jù)放電負(fù)載10的設(shè)計形式而定;例如風(fēng)電系統(tǒng)設(shè)計為一種市稱的道路用風(fēng)能路燈，蓄電池后置的放電負(fù)載為LED燈具，放電控制器一般設(shè)計為恒流電源控制器;又例如風(fēng)電系統(tǒng)設(shè)計為一種行業(yè)通稱的并網(wǎng)風(fēng)能發(fā)電站，蓄電池后置的放電負(fù)載為電力網(wǎng)，放電控制器一般包括逆變器、交流配電柜、控制系統(tǒng)等。
[0056]圖3a為所述儲能測控設(shè)備的一種邏輯控制結(jié)構(gòu)示意圖，其中測控裝置2的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括了接口邏輯模塊2a、信號處理模塊2b和充電模塊2c;所述信號處理模塊2b的邏輯功能，包括了對風(fēng)電采集裝置6采集到的實時狀態(tài)信號進(jìn)行處理，為電源輸出接口 5的若干邏輯開關(guān)組合提供邏輯依據(jù);所述風(fēng)電采集裝置6對風(fēng)電輸入端3的實時狀態(tài)信號采集，既可采集實時充電的電流強(qiáng)度，也可采集實時充電電流變換反映的相對電壓狀態(tài)，還可以同時采集以提高控制精度;所述信號采集可設(shè)計為連續(xù)采集，也可以定時采集;信號處理模塊2b對所述信號通過與內(nèi)貯數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，在設(shè)定邏輯條件下對接口邏輯模塊2a發(fā)出相應(yīng)信號，使電源輸出接口 5的若干邏輯開關(guān)進(jìn)行相應(yīng)組合，達(dá)到對蓄電池組智能化充電的設(shè)計目的。
[0057]在圖3a所示的述例中，放電控制器Sb獨立設(shè)置，其電源輸入端電連接蓄電池組4的兩端，電源輸出端可電連接任意的放電負(fù)載10，其放電控制器的工作邏輯功能獨立設(shè)計，甚至與蓄電池組后置的放電負(fù)載管理系統(tǒng)一體化集成。
[0058]所述的充電為行業(yè)公知的風(fēng)電組件I對蓄電池4的充電技術(shù)，當(dāng)測控裝置2用一體化模塊實現(xiàn)其內(nèi)部功能時，所述功能通過對測控裝置的CPU編程而實現(xiàn)。充電模塊2c—般包括整流電路、輸出電壓恒定電路和輸出電流限制電路，對技術(shù)要求較高時，可附加蓄電池充電電壓補(bǔ)償?shù)臏囟任⒄{(diào)控制電路。
[0059]目前風(fēng)電系統(tǒng)配置的二次電池主要是鉛酸蓄電池，其因性價比高而占市場主流地位，鉛酸電池比能量較低(約30?35VAh/Kg)的缺陷在風(fēng)電系統(tǒng)不是主要問題;一般鋰電池的單體比能量約100?120VAh/Kg，鎳氫電池的單體比能量約60?70VAh/Kg，幾類二次電池在風(fēng)電系統(tǒng)中使用各有其優(yōu)缺點。
[0060]作為測控裝置2的功能子模塊，充電模塊2c可以獨立設(shè)置，市場已有各種規(guī)格的集成電路器件模塊;功率器件與邏輯控制器件分立有利于工作穩(wěn)定性，尤其當(dāng)充電模塊的功率較大時，圖3b為一種充電模塊獨立設(shè)置的邏輯控制結(jié)構(gòu)示意圖。同理，接口邏輯模塊2a同樣可以獨立設(shè)置，圖3c為一種接口邏輯模塊獨立設(shè)置的邏輯控制結(jié)構(gòu)示意圖；當(dāng)所述測控裝置2的三個基本功能子模塊全部獨立設(shè)置時，其基礎(chǔ)邏輯控制結(jié)構(gòu)如圖3d所示(其中電源輸出接口 5與巡檢裝置12—體化集成設(shè)計)，該結(jié)構(gòu)適合大功率系統(tǒng)使用。
[0061]當(dāng)風(fēng)電組件I的設(shè)計電壓低于蓄電池組4的電壓時，需在所述儲能測控設(shè)備中加入電壓提升模塊7才能實現(xiàn)對蓄電池組充電；例如風(fēng)電組件的設(shè)計電壓為48V，蓄電池組的電壓為96V，需要通過電壓提升模塊把充電電壓提升至96V以上；電壓提升模塊可獨立設(shè)置，圖4a是在圖3d述例基礎(chǔ)上加入電壓提升模塊的一種控制結(jié)構(gòu)示意圖，電壓提升模塊設(shè)置在充電模塊2c輸入端與風(fēng)電輸入端3之間，其中，電源輸出接口5與巡檢裝置12—體化集成設(shè)計；同理，電壓提升模塊亦可設(shè)置在充電模塊2c的輸出端與電源輸出接口5之間，如圖4b所示；電壓提升模塊的功能還可以與充電模塊2c—體化集成，如圖4c所示。
[0062]本發(fā)明中，所述電源輸出接口5若干電控邏輯開關(guān)的組合狀態(tài)，取決于測控裝置2對風(fēng)電采集裝置6所采集信號的處理結(jié)果。圖5a給出了一種電源輸出接口5由3個電控邏輯開關(guān)組成的設(shè)計例，除了邏輯開關(guān)5a和5c分別連接蓄電池組4的正極、負(fù)極兩端外，邏輯開關(guān)5b還連接到兩個電池模塊4a和電池模塊4b的串聯(lián)接口端；一種工作邏輯示例可設(shè)定為:當(dāng)風(fēng)力充裕、風(fēng)電采集裝置6獲得的風(fēng)電電流為正常值時，電源輸出接口 5中的邏輯開關(guān)5a和5c導(dǎo)通，邏輯開關(guān)5b關(guān)斷，此時電源輸出接口5連接蓄電池組4的兩端，該連接狀態(tài)與常規(guī)充電器的充電方式類同；當(dāng)風(fēng)力較小引致風(fēng)電電流低于設(shè)計最小值下限時，測控裝置2控制電源輸出接口 5中的邏輯開關(guān)5b閉合導(dǎo)通，邏輯開關(guān)5a和5c選擇為“或”邏輯，或5a導(dǎo)通5c關(guān)斷，或5c導(dǎo)通5a關(guān)斷，從而使測控裝置實現(xiàn)分別對電池模塊4a或電池模塊4b充電；值得注意，所述邏輯開關(guān)5a和5c選擇“或”邏輯時，需保持測控裝置充電電流方向與受充電池模塊4a或電池模塊4b的極性相對應(yīng)，該同極性充電設(shè)計可通過對測控裝置內(nèi)部信號處理模塊2b的編程實現(xiàn)，目前充電控制器已普遍運(yùn)用脈沖數(shù)字電路技術(shù)，其技術(shù)實現(xiàn)方法為行業(yè)所公知。
[0063]在圖5a所示的電源輸出接口5述例中，通過邏輯開關(guān)5a、5b、5c導(dǎo)通/關(guān)斷狀態(tài)的變換，可以把對蓄電池組4的整組充電方式變換為對電池模塊4a或電池模塊4b的充電方式，由于受充電池的電壓下降一倍，可使進(jìn)入電池模塊的充電電流獲得提升，從而可使受充電池模塊取得相對較好的充電效果。
[0064]圖5a所示述例的電源輸出接口5含有3個電控邏輯開關(guān)，配合兩個電池模塊組成的蓄電池組使用；同理，電源輸出接口也可以設(shè)計為由4個電控邏輯開關(guān)配合3個電池模塊組成的蓄電池組使用，如圖5b所示；如此類推，可設(shè)計由η個電控邏輯開關(guān)配合(η — I)個電池模塊組成的蓄電池組使用(η為多2的正整數(shù))；所述的單個電控邏輯開關(guān)，包括若干個開關(guān)并聯(lián)替代一個開關(guān)使用。
[0065]所述風(fēng)電組件的充電電流最小值是設(shè)計者選擇的數(shù)值，該數(shù)值與蓄電池的類型和容量(C)相關(guān)，例如某風(fēng)電組件充電配套蓄電池組是使用容量為C的鉛酸電池，行業(yè)公知其一般正常充電工作電流值區(qū)間為0.03?0.20C/A，可設(shè)定該風(fēng)電組件的充電電流最小值為0.03C/A，只要風(fēng)電采集裝置6采集到的風(fēng)電電流小于0.03C/A，測控裝置2即發(fā)出相應(yīng)的邏輯處理信號，控制電源輸出接口 5的若干電控邏輯開關(guān)改變通/斷組合的狀態(tài)，使蓄電池受充電流獲得最佳值，并對電壓或/和容量較低的受控電池模塊或電池模塊組進(jìn)行優(yōu)先充電。
[0066]所述風(fēng)電采集裝置6對風(fēng)電電流的采集，可在風(fēng)電輸入端3采用公知的微分流電路方式，可實時連續(xù)采集也可定時采集;在脈沖數(shù)字電路應(yīng)用設(shè)計中，通常是變換為采集微分流電路中所設(shè)計電阻兩端表現(xiàn)的電壓值，通過其電壓值判知風(fēng)電電流值，所述的電流值采集或電壓值采集為等效技術(shù)方法。
[0067]所述測控裝置2對某電池模塊或電池模塊組進(jìn)行優(yōu)先充電，需要首先對其儲電狀態(tài)作出判定，這一判定信號由巡檢裝置12反饋給測控裝置2，所述信號包括電壓數(shù)據(jù)或/和容量數(shù)據(jù);所述的電池模塊組包括至少兩個電池模塊，當(dāng)蓄電池組4中由眾多電池模塊串聯(lián)組成(例如8個電池模塊)而控制精度又不必要太高時，可把眾多電池模塊分為若干組(例如將8個電池模塊分為2組或4組)；圖6a給出了一種在圖5a所示結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上的巡檢裝置12連接方法設(shè)計例，巡檢裝置12設(shè)計有兩路，分別并聯(lián)連接電池模塊4a和電池模塊4b的兩端；圖6b給出了一種在圖5b所示結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上的巡檢裝置12連接方法設(shè)計例，巡檢裝置12設(shè)計有三路，分別并聯(lián)連接電池模塊4a、電池模塊4b和電池模塊4c的兩端。
[0068]對電池模塊或電池模塊組的儲電容量狀態(tài)判定，包括實時電壓和實時容量，可擇一監(jiān)測也可以同時監(jiān)測，可連續(xù)監(jiān)測也可以定時監(jiān)測，可在電池的充電態(tài)、放電態(tài)、靜置狀態(tài)監(jiān)測也可綜合監(jiān)測比較出結(jié)果；以鉛酸電池為例，鉛酸電池在正常工作(包括充電態(tài)、放電態(tài))的實時電壓與儲電狀態(tài)存在對應(yīng)關(guān)系，其單體一般工作電壓區(qū)間為1.80V至2.15V，其以標(biāo)稱時率放電至標(biāo)稱工作電壓2.0V時大略對應(yīng)為半荷態(tài)；同批次電池在同一狀態(tài)下(包括充/放電、靜置)一般電壓表現(xiàn)越低，儲電容量越低，只要監(jiān)測到某電池模塊或某電池模塊組的實時電壓相對較低，即可大略判定該電池模塊或該電池模塊組的儲電容量較低，對其進(jìn)行優(yōu)先充電。
[0069]行業(yè)公知，蓄電池的實時電壓與儲電容量并非線性關(guān)系，對技術(shù)要求較高的應(yīng)實時監(jiān)測電池模塊或電池模塊組的實時容量;常規(guī)快速檢測電池容量的技術(shù)是采用微分流數(shù)據(jù)比較方法，市場上已有各種精度的容量測試儀及測試器件模塊，將其與電池模塊或電池模塊組并聯(lián)即可讀出容量信號;使用時，容量測試儀或測試器件模塊不必與電池模塊或電池模塊組常態(tài)并聯(lián)，優(yōu)選在信號處理模塊設(shè)定為定時巡檢各電池模塊或電池模塊組讀取容量信號(例如每間隔10分鐘)；只要監(jiān)測到某電池模塊或某電池模塊組的實時容量相對較低，即可對其進(jìn)行優(yōu)先充電。
[0070]所述電源輸出接口5通常采用數(shù)字信號控制邏輯的功率開關(guān)制成，其自動控制邏輯一般設(shè)計為，當(dāng)接收“O”信號時不閉合(斷路)，當(dāng)接收到“I”信號時閉合(電路導(dǎo)通)；為消除風(fēng)電系統(tǒng)的后置設(shè)備及其控制設(shè)備通過電池通道帶來的脈沖干擾影響，可以在電源輸出接口與測控裝置的信號通道加入濾波保護(hù)電路。
[0071]本發(fā)明中，儲能測控設(shè)備中的放電控制器Sb—般根據(jù)其工作要求而決定設(shè)計方式，當(dāng)功率較小時可與測控裝置2—體化集成;功率較大時獨立設(shè)置，其工作邏輯功能既可獨立設(shè)計，也可設(shè)置于所述測控裝置的內(nèi)部(由信號處理模塊2b集成)。圖7是一種放電控制器8b獨立設(shè)置的風(fēng)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示例，其放電控制功能獨立設(shè)計并集成于蓄電池后置的放電控制管理系統(tǒng)；如果負(fù)載的工作電流為交流電，需加入逆變器9，逆變器可一體化集成于放電控制器，也可以分立設(shè)置。
[0072]以下實施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案，這些技術(shù)方案可單獨使用，也可加入或組合并用其他成熟技術(shù)；只要根據(jù)風(fēng)電采集裝置6采集到風(fēng)電充電電流下降所表現(xiàn)的技術(shù)特點，通過測控裝置2對其采集的信號進(jìn)行數(shù)據(jù)比較及邏輯處理，在設(shè)定的邏輯條件下控制電源輸出接口 5若干電控邏輯開關(guān)的通/斷組合狀態(tài)，即可實現(xiàn)本發(fā)明方案所述對儲能蓄電池組4智能化充電的基本技術(shù)目標(biāo)。
[0073]實施例1、
[0074]設(shè)計一種風(fēng)電系統(tǒng)用的小功率儲能測控設(shè)備，并采用該儲能測控設(shè)備與兩只12VI OOAh的鉛酸免維護(hù)蓄電池、10W的風(fēng)電組件和50W的LED燈具(放電負(fù)載1)共同構(gòu)成一種市稱道路用風(fēng)能路燈的風(fēng)電系統(tǒng)。
[0075]該儲能測控設(shè)備包括測控裝置2、風(fēng)電輸入端3、電源輸出接口5、風(fēng)電采集裝置6、放電控制器Sb和巡檢裝置12;其中，放電控制器Sb為一個恒流電源控制器，其電源輸入端電連接兩只蓄電池串聯(lián)組成的蓄電池組4的兩極端，電源輸出端電連接LED燈具，信號輸入端連接測控裝置2;測控裝置2通過風(fēng)電輸入端3電連接風(fēng)電組件I的電源輸出端;巡檢裝置12的信號輸入端分別連接兩只蓄電池(電池模塊)的兩端，其信號輸出端連接測控裝置2;電源輸出接口 5由3個電控邏輯開關(guān)組成，測控裝置2通過該3個電控邏輯開關(guān)連接兩只電池串聯(lián)的3個外接端，即分別連接兩只電池串聯(lián)的蓄電池組4的兩端和兩只電池串聯(lián)的中間抽頭端，其局部連接結(jié)構(gòu)如圖5a所示。
[0076]測控裝置2的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括接口邏輯模塊2a、信號處理模塊2b和充電模塊2c，采用一體化的數(shù)據(jù)處理、功率模塊通過CPU編程并配置輔設(shè)器件實現(xiàn)其功能，風(fēng)電采集裝置6內(nèi)置于測控裝置2，其輸入端與風(fēng)電輸入端3電連接，其輸出端以內(nèi)置方式接入信號處理模塊2b的輸入端，其局部連接結(jié)構(gòu)如圖3a所示;其中對蓄電池充電的充電模塊2 c包括整流電路、輸出電壓恒定電路和輸出電流限制電路，設(shè)定有對整組蓄電池4充電或?qū)沃浑姵爻潆姷膬煞N工作模式，附加電池充電電壓的溫度微調(diào)補(bǔ)償控制電路，運(yùn)用脈沖數(shù)字技術(shù)實現(xiàn)所述充電模塊2c的技術(shù)功能。
[0077]風(fēng)電采集裝置6的信號采集采用微分流方式，每分鐘采集一次，將采集到的風(fēng)能電流強(qiáng)度(或變換處理的相應(yīng)電壓值)數(shù)據(jù)輸入測控裝置2處理，設(shè)定狀態(tài)邏輯為:當(dāng)采集到的風(fēng)能電流強(qiáng)度連續(xù)3次大于3.0OA時，邏輯開關(guān)5a和5c閉合導(dǎo)通，邏輯開關(guān)5b關(guān)斷，此時充電模塊2c連接兩只串聯(lián)蓄電池組4的兩端；當(dāng)采集到的風(fēng)能電流強(qiáng)度連續(xù)3次等于或小于3.0OA時，啟動邏輯開關(guān)5b閉合導(dǎo)通，邏輯開關(guān)5a和5c依程序設(shè)計為或5a導(dǎo)通5c關(guān)斷、或5c導(dǎo)通5a關(guān)斷，該導(dǎo)通/關(guān)斷啟動后設(shè)定周期為30分鐘，30分鐘后對風(fēng)能電流強(qiáng)度重新進(jìn)行采集;所述該導(dǎo)通/關(guān)斷啟動后，使充電模塊2c實現(xiàn)實現(xiàn)分別對兩只蓄電池之一進(jìn)行充電；充電模塊對兩只蓄電池之一的充電極性與所述邏輯開關(guān)的導(dǎo)通/關(guān)斷狀態(tài)同步對應(yīng)。
[0078]巡檢裝置12對兩只蓄電池的巡檢方式為巡檢電壓，其輸入端分別與兩只鉛酸蓄電池(電池模塊)并聯(lián)，每5分鐘巡檢一次實時電壓，并將其電壓信號反饋給測控裝置2;測控裝置對每次獲得的巡檢電壓數(shù)據(jù)更新上次的數(shù)據(jù)，通過兩只蓄電池的實時電壓數(shù)據(jù)比較，間接判知其儲電容量，優(yōu)先對電壓表現(xiàn)低的蓄電池進(jìn)行充電；當(dāng)兩只蓄電池的實時電壓相同時，對兩只蓄電池實行時間平均分配充電。
[0079]電源輸出接口5的3個電控邏輯開關(guān)3a、3b、3c，均采用常規(guī)數(shù)字信號控制開關(guān)邏輯的功率開關(guān)制成，其自動控制邏輯設(shè)計為，當(dāng)接收“O”信號時不閉合(斷路)，當(dāng)接收到“I”信號時閉合(導(dǎo)通電路)。
[0080]本實施例所述的風(fēng)電系統(tǒng)，通過所述儲能測控設(shè)備中邏輯開關(guān)5a、5b、5c導(dǎo)通/關(guān)斷狀態(tài)的智能變換，可以在風(fēng)能電流強(qiáng)度大于3.0OA時如使用常規(guī)充電設(shè)備一樣工作，設(shè)定充電模塊2c此狀態(tài)下的工作模式為恒定充電電壓27.00V、限制最大充電電流18.00A;當(dāng)風(fēng)能電流強(qiáng)度等于或小于3.0OA時，把對蓄電池組4的整組充電方式實時變換為對電池模塊4a或電池模塊4b充電，設(shè)定充電模塊2c該狀態(tài)下的工作模式為恒定充電電壓13.50V、限制最大充電電流18.00A;由于受充蓄電池的電壓下降一倍，使進(jìn)入電池模塊的充電電流強(qiáng)度獲得提升，從而可取得對電池模塊相對較好的充電效果，實現(xiàn)了對蓄電池組4的智能化充電。
[0081]本實施例的儲能測控設(shè)備可有效利用風(fēng)電組件在弱風(fēng)環(huán)境發(fā)出的電能，風(fēng)電利用率高，同時這種微功率充電方式可有效抑制鉛酸免維護(hù)蓄電池中負(fù)極板的硫酸鉛結(jié)晶鹽化現(xiàn)象，保持蓄電池的受充能力和載荷能力，延長其使用壽命，降低其更換成本。該風(fēng)電系統(tǒng)繼續(xù)在蓄電池前端增加設(shè)置光伏組件及充電控制器，即成為一種市稱道路用的風(fēng)能、太陽能互補(bǔ)路燈。
[0082]實施例2、
[0083]將實施例1所述的兩只12V100Ah鉛酸免維護(hù)蓄電池改變?yōu)?只6V100Ah的鉛酸免維護(hù)蓄電池，4只電池串聯(lián)形成蓄電池組4的兩個極端和中間3個串聯(lián)抽頭端，共5個外接端；電源輸出接口 5相應(yīng)改由5個電控邏輯開關(guān)組成，測控裝置2通過該5個電控邏輯開關(guān)分別連接4只電池串聯(lián)的蓄電池組的兩個極端和中間3個串聯(lián)抽頭端，5個電控邏輯開關(guān)與串聯(lián)蓄電池組5個外接端的排接方法以及所述風(fēng)力發(fā)電的儲能測控設(shè)備、風(fēng)電系統(tǒng)的其余連接方法，與實施例1類同。
[0084]本實施例由于采用具有5個外接端的串聯(lián)蓄電池組結(jié)構(gòu)，可控精度更高，設(shè)計為兩級精度控制:所述一級精度控制為，將4只6V100Ah電池的串聯(lián)蓄電池組視為兩只12V100Ah串聯(lián)形成，只控制4只6V100Ah電池串聯(lián)的中間抽頭端(僅啟用3只邏輯開關(guān)，等效于圖5a所示的局部連接結(jié)構(gòu))，電源輸出接口 5只啟用3個電控邏輯開關(guān)，等效于實施例1所述的充電效果；當(dāng)一級精度控制、風(fēng)電采集裝置6采集到的風(fēng)能電流強(qiáng)度仍然等于或小于3.0OA時，啟動二級精度控制，在測控裝置2的編程控制下將5只邏輯開關(guān)進(jìn)行相應(yīng)的導(dǎo)通/關(guān)斷組合，實現(xiàn)分別對4個6V100Ah電池模塊實行充電，優(yōu)先對電壓表現(xiàn)低的蓄電池進(jìn)行充電，從而使進(jìn)入電池模塊的風(fēng)能充電強(qiáng)度實現(xiàn)進(jìn)一步的間接提升。
[0085]本實施例可更充分地利用風(fēng)電組件在弱風(fēng)環(huán)境發(fā)出的電能。
[0086]實施例3、
[0087]對實施例2實施進(jìn)一步變形，將4只6V100Ah的鉛酸免維護(hù)蓄電池用12只2V100Ah的單體鉛酸電池替代，各單體電池采用外部串聯(lián)連接的方式，單體電池外部串聯(lián)的接口同時作為電池模塊外接端；電源輸出接口5相應(yīng)設(shè)計為13個電控邏輯開關(guān)組成，其與12只單體電池13個外接端的排接方法與實施例2類同。
[0088]本實施例通過電源輸出接口5的13個電控邏輯開關(guān)在測控裝置2的編程控制下進(jìn)行相應(yīng)的導(dǎo)通/關(guān)斷組合，從而在風(fēng)能更弱狀態(tài)下使進(jìn)入單體電池的充電強(qiáng)度實現(xiàn)間接提升，進(jìn)一步利用風(fēng)電組件在弱風(fēng)環(huán)境獲得的電能，同時分別對12個單體電池實行時間平均分配充電，達(dá)到有效維護(hù)電池的目的。
[0089]實施例4、
[0090]將實施例3所述的12只2V100Ah單體鉛酸電池替代為16只1.7V100Ah的單體鎳鋅電池，電源輸出接口 5相應(yīng)設(shè)計為17個電控邏輯開關(guān)組成，其與16個單體鎳鋅電池串聯(lián)成組的17個外接端的排接方法，與實施例3類同。
[0091]本實施例是基于近年大容量鎳鋅電池技術(shù)成熟而提出的細(xì)分市場需求，這類鎳鋅電池的低溫性能卓越，一般在一20°C溫度環(huán)境下放電可保持90%左右的常溫容量，比能量一般可達(dá)60Wh/Kg以上，是道路用風(fēng)能路燈理想配置的蓄電池。
[0092]實施例5、
[0093]在實施例1基礎(chǔ)上加入電壓提升模塊7，其獨立設(shè)置在充電模塊2c的輸出端與電源輸出接口 5之間，其信號輸入端連接測控裝置2的信號處理模塊2b，如圖4a所示;這類電壓提升模塊在市場有各種規(guī)格產(chǎn)品，功率數(shù)可達(dá)到風(fēng)力發(fā)電儲能測控設(shè)備的匹配需求，購置后只需按說明書編程、填入對應(yīng)數(shù)據(jù)即可使用。
[0094]本實施例中，采用兩只標(biāo)稱55V20Ah的鋰電池模塊串聯(lián)組成蓄電池組4，兩只鋰電池串聯(lián)的連接口為中間抽頭端；電源輸出接口5同樣由3個電控邏輯開關(guān)組成，測控裝置2通過電源輸出接口 5的3個電控邏輯開關(guān)分別連接兩只鋰電池模塊串聯(lián)蓄電池組4的兩端和中間抽頭端，該局部連接結(jié)構(gòu)與實施例1類同。
[0095]本實施例的放電控制器Sb為一個恒壓電源控制器，其信號輸入端連接測控裝置2，電源輸入端電連接兩只鋰電池模塊串聯(lián)組4的兩極端，電源輸出端電連接的負(fù)載10為一個超高頻脈沖發(fā)生器。
[0096]實施例6、
[0097]將實施例5所述的電壓提升模塊7的功能與測控裝置2中的充電模塊2c—體化集成，如圖4c所示，其余與實施例5類同，所取得的實施效果也類同。
[0098]實施例7、
[0099]將前述實施例1測控裝置2中的充電模塊2c分立設(shè)計，如圖3b所示，通過編程實現(xiàn)所述的功能；因充電模塊2c的最大工作電流達(dá)到18A，充電模塊2c的分立設(shè)置更有利于信號處理模塊2b的工作穩(wěn)定性。
[0100]實施例8、
[0101]將前述實施例1巡檢裝置12對兩只蓄電池的巡檢方式改為巡檢容量，市購一種電池容量測試專用的器件模塊，該器件模塊的輸入端分別與兩只鉛酸蓄電池(電池模塊)并聯(lián)，每10分鐘巡檢一次電池容量，并將其容量數(shù)據(jù)信號反饋給測控裝置(2)，測控裝置對每次獲得的巡檢容量數(shù)據(jù)更新上次的數(shù)據(jù)，通過兩只蓄電池的實時容量數(shù)據(jù)比較，直接判知電池模塊4a或電池模塊4b的儲電容量，實時優(yōu)先對容量表現(xiàn)低的電池模塊組進(jìn)行充電；當(dāng)兩只蓄電池的實時容量相同時，測控裝置2對電池模塊4a或電池模塊4b實行時間平均分配充電。
[0102]其余與實施例1相同，由于巡檢裝置12對兩只蓄電池的巡檢方式為巡檢容量，直接判知電池模塊4a或電池模塊4b的儲電容量，優(yōu)先充電效果更好。
[0103]實施例9、
[0104]將本發(fā)明所述技術(shù)方案推廣到一種市稱并網(wǎng)風(fēng)能發(fā)電站的風(fēng)電系統(tǒng)，儲能測控設(shè)備的設(shè)計依風(fēng)電組件1、蓄電池組4的功率數(shù)而定，其輸入/輸出電壓、電流根據(jù)風(fēng)電組件1、若干電池模塊組合的蓄電池組的電壓、電流特點而設(shè)計。
[0105]本實施例中，所述的受控電池模塊由3個標(biāo)稱外接電壓為90V、容量為3000Ah的鎳鋅電堆組成，每一鎳鋅電堆由52 X 2只標(biāo)稱1.71V、1500Ah的單體鎳鋅電池每兩只并聯(lián)后串聯(lián)而成，標(biāo)稱儲電功率270KVAh，3個鎳鋅電堆串聯(lián)組成的蓄電池組4計儲電功率數(shù)8 1KVAh ；該鎳鋅電堆匹配的風(fēng)電組件I標(biāo)稱為330V輸出、風(fēng)電設(shè)計的額定功率lOOKVAh，風(fēng)力發(fā)電的最大電流理論值約300A。
[0106]由于本實施例的風(fēng)力發(fā)電功率、儲電功率數(shù)較大，測控裝置2中的接口邏輯模塊2a、信號處理模塊2b和充電模塊2c全部分立設(shè)置，采用大功率模塊對CPU編程并通過外加輔助組件而實現(xiàn)其功能;充電模塊2c設(shè)定有對整組鎳鋅電池4充電或?qū)蝹€鎳鋅電堆充電的兩種工作模式;電源輸出接口 5設(shè)計為4個電控邏輯的大功率開關(guān)，分別連接3個鎳鋅電堆串聯(lián)的蓄電池組4的兩個極端和中間鎳鋅電堆的兩個抽頭端；電控邏輯開關(guān)與鎳鋅電堆組4個外接端的連接方法、巡檢裝置12以及其他組件的局部連接方法，參見圖5b和6b所示。
[0107]當(dāng)風(fēng)電采集裝置6采集到的風(fēng)能電流強(qiáng)度大于30A時，信號處理模塊2b控制接口邏輯模塊2a對邏輯開關(guān)5a、5d發(fā)出“I”信號，使邏輯開關(guān)5a、5d導(dǎo)通，同時對邏輯開關(guān)5b、5c發(fā)出“O”信號，使邏輯開關(guān)5b、5c關(guān)斷，風(fēng)電組件I在信號處理模塊2b控制下通過充電模塊2c對鎳鋅電堆組4實行整組充電，充電模塊2c此狀態(tài)下的工作模式為恒定充電電壓297V、限制最大充電電流300A;當(dāng)風(fēng)電采集裝置6采集到的風(fēng)能電流強(qiáng)度等于或小于30A時，邏輯開關(guān)5a、5b、5c、5d在信號處理模塊2b控制下通過接口邏輯模塊2a相應(yīng)發(fā)出的“I”或“O”信號，重新進(jìn)行4個邏輯開關(guān)的導(dǎo)通/關(guān)斷組合，使充電模塊2c實現(xiàn)對鎳鋅電堆4a、鎳鋅電堆4b或鎳鋅電堆4c的分別充電，充電模塊2c此狀態(tài)下的工作模式為恒定充電電壓99V、限制最大充電電流300Ao
[0108]巡檢裝置12對三只鎳鋅電堆的巡檢方式既可如實施例1方案設(shè)置為巡檢電壓，也可如實施例8所述方案設(shè)置為巡檢容量，測控裝置2通過對三只鎳鋅電堆的實時電壓或容量數(shù)據(jù)比較，優(yōu)先對電壓或容量表現(xiàn)低的鎳鋅電堆進(jìn)行充電；當(dāng)三只鎳鋅電堆的實時電壓或容量數(shù)據(jù)相同時，對三只鎳鋅電堆實行時間平均分配充電，達(dá)到充分利用風(fēng)電組件在弱光環(huán)境所發(fā)電能的技術(shù)目標(biāo)。
[0109]本實施例的放電控制器8b與行業(yè)通稱的逆變器、交流配電柜、中央控制系統(tǒng)等常規(guī)系統(tǒng)控制裝置統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計，其電源輸入端電連接三只鎳鋅電堆串聯(lián)組成的蓄電池組4兩極端，其電源輸出端電連接的負(fù)載10為局域電力網(wǎng)，其放電控制管理系統(tǒng)與所述逆變器、交流配電柜的中央控制系統(tǒng)一體化集成。
[0110]實施例10、
[0111]將實施例9所述的3個鎳鋅電堆改變?yōu)?個標(biāo)稱外接電壓為45V、容量為3000Ah鎳鋅電堆，該電堆由26 X 2只標(biāo)稱1.7IV、1500Ah的鎳鋅電池每兩只并聯(lián)后串聯(lián)而成，標(biāo)稱儲電功率135KVAh，6個鎳鋅電堆串聯(lián)構(gòu)成的蓄電池組4計儲電功率數(shù)同樣為81OKVAh;電源輸出接口 5相應(yīng)設(shè)計為由7個電控邏輯開關(guān)組成。
[0112]7個電控邏輯開關(guān)與6個45V、3000Ah鎳鋅電堆串聯(lián)蓄電池組4的7個外接端的排布方法原理與實施例9類同，技術(shù)目標(biāo)為當(dāng)風(fēng)電采集裝置6采集到的風(fēng)能電流強(qiáng)度等于或小于30A時，在信號處理模塊2b的編程控制下，通過接口邏輯模塊2a對7個電控邏輯開關(guān)進(jìn)行相應(yīng)的導(dǎo)通/關(guān)斷組合，使進(jìn)入鎳鋅電堆充電的電流強(qiáng)度獲得間接提升，進(jìn)一步實現(xiàn)分別對6個45V、3000Ah鎳鋅電堆實行智能分配充電，使風(fēng)電組件的弱風(fēng)電能得到充分利用。
[0113]以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項】
1.一種風(fēng)力發(fā)電用的儲能測控設(shè)備，包括測控裝置(2)、風(fēng)電輸入端(3)、電源輸出接口(5)、風(fēng)電采集裝置(6)、放電控制器(Sb)和巡檢裝置(12)，其特征在于，所述測控裝置(2)的電源輸入端通過風(fēng)電輸入端(3)電連接風(fēng)電組件(I)，其電源輸出端與電源輸出接口(5)電連接;所述風(fēng)電采集裝置(6)的輸入端連接風(fēng)電輸入端(3)，其信號輸出端連接測控裝置(2);所述電源輸出接口(5)由若干電控邏輯開關(guān)組成，其連接用于風(fēng)力發(fā)電儲能的蓄電池組(4)兩端以及蓄電池組中的串聯(lián)抽頭端;所述儲能測控設(shè)備通過對所述風(fēng)電輸入端(3)的風(fēng)電狀態(tài)進(jìn)行信號采集、處理，在設(shè)定測控邏輯下對所述蓄電池組(4)實現(xiàn)智能化充電。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲能測控設(shè)備，其特征在于，所述測控裝置(2)包括接口邏輯模塊(2a)、信號處理模塊(2b)和充電模塊(2c)，所述的各個子模塊選擇性分立設(shè)置或共用一體化模塊實現(xiàn)其功能。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的儲能測控設(shè)備，其特征在于，所述信號處理模塊(2b)的信號輸入端連接風(fēng)電采集裝置(6)和所述的巡檢裝置(12)，其信號輸出端分別連接充電模塊(2c)和接口邏輯模塊(2a);所述接口邏輯模塊(2a)的信號輸出端電連接電源輸出接口(5)，其信號輸入端連接所述的信號處理模塊(2b);所述的充電模塊(2c)的電源輸入端電連接風(fēng)電輸入端(3)或風(fēng)電采集裝置(6)，其電源輸出端電連接電源輸出接口( 5)，其信號輸入端連接信號處理模塊(2b)。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的儲能測控設(shè)備，其特征在于，所述測控裝置(2)還包括電壓提升模塊(7)，電壓提升模塊的信號輸入端連接信號處理模塊(2b)，其電源輸入端/輸出端連接風(fēng)電輸入端(3)/充電模塊(2c)或充電模塊(2c)/電源輸出接口(5);所述的電壓提升模塊獨立設(shè)置，亦可將其部分功能或全部功能與所述的充電模塊(2c)—體化集成。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲能測控設(shè)備，其特征在于，所述巡檢裝置(12)的信號輸入端連接蓄電池組(4)中受控電池模塊的兩端，其信號輸出端連接所述的測控裝置(2);所述的巡檢裝置(12)獨立設(shè)置，亦可將其部分功能或全部功能與所述的電源輸出接口(5)—體化集成。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲能測控設(shè)備，其特征在于，所述風(fēng)電采集裝置(6)的信號采集功能內(nèi)置于測控裝置(2)，通過測控裝置的一體化設(shè)計實現(xiàn)其部分邏輯功能或全部邏輯功能。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲能測控設(shè)備，其特征在于，所述放電控制器(Sb)的電源輸入端電連接蓄電池組(4)的兩端，其電源輸出端電連接放電負(fù)載(1);所述的放電控制器獨立設(shè)置，亦可將其部分功能或全部功能集成于測控裝置(2)或所述蓄電池組后置的放電負(fù)載管理系統(tǒng)。8.—種風(fēng)電系統(tǒng)，包括風(fēng)電組件(I)、蓄電池組(4)、放電負(fù)載(10)和系統(tǒng)控制裝置，其特征在于，所述系統(tǒng)含有至少一套如權(quán)利要求1?7任一所述的儲能測控設(shè)備;所述儲能測控設(shè)備可與常規(guī)的系統(tǒng)控制裝置分立設(shè)置，亦可將其部分功能或全部功能與所述常規(guī)的系統(tǒng)控制裝置一體化集成;所述蓄電池組(4)包括至少兩個串聯(lián)連接的電池模塊，且電池模塊串聯(lián)的接口設(shè)置有外接端;所述系統(tǒng)的風(fēng)電組件(I)和放電負(fù)載(10)任意。9.基于權(quán)利要求1?7任一所述的儲能測控設(shè)備的控制方法，該方法由所述風(fēng)電采集裝置(6)對所述輸入端(3)的風(fēng)電狀態(tài)進(jìn)行信號采集，并由所述測控裝置(2)與內(nèi)貯數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，當(dāng)風(fēng)能電流強(qiáng)度或其變換反映的電壓值低于測控裝置(2)所設(shè)定的閥值時，變換所述電源輸出接口(5)若干邏輯開關(guān)的組合狀態(tài)，將所述蓄電池組(4)的整組充電方式變換為對蓄電池組中的受控電池模塊智能化充電。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述對受控電池模塊的智能化充電，為測控裝置(2)根據(jù)巡檢裝置(12)反饋的電壓數(shù)據(jù)或/和容量數(shù)據(jù)，對電壓或/和容量較低的電池模塊進(jìn)行優(yōu)先充電；當(dāng)若干電池模塊的實時電壓或/和容量相同時，在設(shè)定時間內(nèi)對其實行充電時間平均分配。
【文檔編號】F03D9/11GK105958618SQ201610490480
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月28日
【發(fā)明人】劉粵榮, 陳方
【申請人】深圳智慧能源技術(shù)開發(fā)有限公司