一种风力发电机组电控系统交流UPS电源技术方案

一种风力发电机组电控系统交流UPS电源，连接在UPS电源输入与UPS电源输出之间，其包括：输入控制单元、输入滤波装置、旁路控制单元、旁路、AC/DC整流单元、DC/AC逆变单元、DC/DC开关、充电控制与充电单元、铅酸电池、输出滤波装置、输出过载保护单元以及UPS电源控制模块，所述输入控制单元连接在UPS电源输入与所述输入滤波装置之间，所述输入滤波装置进一步与所述旁路控制单元、所述AC/DC整流单元以及所述充电控制与充电单元连接，所述DC/AC逆变单元连接在所述AC/DC整流单元与所述输出滤波装置之间，所述铅酸电池连接在所述充电控制与充电单元与所述DC/DC开关之间，所述输出滤波装置连接在所述DC/AC逆变单元与所述输出过载保护单元之间，所述输出过载保护单元与UPS电源输出连接。出连接。出连接。

【技术实现步骤摘要】
一种风力发电机组电控系统交流UPS电源


[0001]本专利技术涉及风力发电中的电力，具体而言，涉及一种风力发电机组电控系统交流UPS电源。

技术介绍

[0002]风力发电机组在电网波动、电网突然停电情况下，如果风力发电机组自身未配备UPS电源或配备的UPS电源失效，则可能出现故障停机或故障无法安全停机的问题。故障停机主要影响风力发电机组的运行可靠性和稳定性，导致发电效益降低。故障无法安全停机则会引发风力发电机组超速飞车的安全隐患。
[0003]风力发电机组电控系统内部的UPS电源，主要给PLC控制器、变频器、并网接触器、通信交换机等电气部件供电。如果风力发电机组电控系统内部的UPS电源失效或运行不可靠，则会引起PLC控制器工作异常(例如突然关机、数据记录异常、频繁死机)、变频器容易损坏、并网接触器异常脱开、通信信号丢失或通信信号立即中断等问题。
[0004]风力发电机组电控系统使用的现有单相交流230V电压等级的UPS电源，属于普通型UPS电源，容量一般在2kVA以内，采用的是传统的“交
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直
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交”设计模式，即：将市电输入的230V交流电先整流成直流电，再将整流后的直流电逆变成230V交流电输出。这些普通型UPS电源主要是给室内计算机、计算机网络系统或某些室内的电力电子设备提供不间断的电力供应设计的，虽然能满足风力发电机组电控系统对UPS电源功能的基本需求，但在风力发电机组电控系统使用过程中也暴露了若干问题，这些问题及影响主要有：
[0005](1)现有普通型UPS电源工作环境温度要求在0℃～40℃范围内，而风力发电机组运行的环境温度往往超过这个范围，时常出现低于0℃或高于40℃的情况，这会导致普通型UPS电源容易报故障、容易老化、寿命缩短。
[0006](2)现有普通型UPS电源配置的铅酸电池寿命通常仅为3～5年，这给风力发电机组运行维护增加了一定的工作量，也增加运维的人工和备件成本，从而影响了风电场运维的经济效益。
[0007](3)现有普通型UPS电源输出过载允许时间通常在300毫秒以上、且过载超过限定时间后只是转到旁路输出并提供告警信号，但是无过载跳闸保护功能。风力发电机组正常运行时，电控系统UPS电源负载变化的主要原因是接触器控制线圈等感性负载，冲击时间通常在50毫秒以内。如果风力发电机组电控系统UPS电源负载出现短路或接地故障，而UPS电源不能快速保护跳闸，很可能引起负载元件严重损坏甚至引发电控柜失火的安全事件。
[0008](4)现有普通型UPS电源在市电有输入时，会立即启动工作并输出给负载供电。风力发电机组接入的电网虽然比较稳定，但是在设备维护维修的停、送电过程中，特别是采用三相跌落保险形式给风电机组的箱式变电站供电时，UPS电源的输入会存在波动或较大的浪涌电压，容易导致UPS电源内部器件损坏。
[0009](5)现有普通型UPS电源的输入输出接口都为插座连接形式，这种插座连接形式适合无振动的运行工况。但是，风力发电机组在实际运行过程中会存在一定的振动或晃动，插
座连接位置容易松动，容易造成UPS电源报故障或输入输出接口损坏。
[0010]因此，为了提高风力发电机组电控系统UPS电源的稳定性和可靠性，从而提高风力发电机组的安全性和发电效益，设计制作一种新型的风力发电机组电控系统用的UPS电源，以满足风电机组的特殊环境工况，是迫切需要且非常必要的。

技术实现思路

[0011]本专利技术提供一种风力发电机组电控系统交流UPS电源，用以解决上述现有技术存在的问题。
[0012]为达到上述目的，本专利技术提供了一种风力发电机组电控系统交流UPS电源，连接在UPS电源输入与UPS电源输出之间，其包括：输入控制单元、输入滤波装置、旁路控制单元、旁路、AC/DC整流单元、DC/AC逆变单元、DC/DC开关、充电控制与充电单元、铅酸电池、输出滤波装置、输出过载保护单元以及UPS电源控制模块，所述输入控制单元连接在UPS电源输入与所述输入滤波装置之间，所述输入滤波装置进一步与所述旁路控制单元、所述AC/DC整流单元以及所述充电控制与充电单元连接，所述DC/AC逆变单元连接在所述AC/DC整流单元与所述输出滤波装置之间，所述铅酸电池连接在所述充电控制与充电单元与所述DC/DC开关之间，所述输出滤波装置连接在所述DC/AC逆变单元与所述输出过载保护单元之间，所述输出过载保护单元与UPS电源输出连接，
[0013]所述风力发电机组电控系统交流UPS电源的输入电压与输出电压均为230V以及频率为50Hz，
[0014]所述UPS电源控制模块根据负载大小对输出过载保护模式进行配置，配置方法为：
[0015]当105％<负载≤125％时，超过10秒转到旁路运行并报警；
[0016]当125％<负载≤150％时，超过3秒转到旁路运行并报警；
[0017]当150％<负载≤200％时，超过1秒转到旁路运行并报警；
[0018]当负载＞200％时，超过100毫秒转到旁路运行并报警；以及
[0019]UPS转到旁路运行后，当负载＞130％时，延时50毫秒关闭输出；
[0020]所述UPS电源控制模块中设置有电源输入电压的欠压保护值、过压保护值和输入延时启动值：
[0021]欠压保护值设置为90％的额定电压，调整范围为80％至100％额定电压；
[0022]过压保护值设置为130％的额定电压，调整范围为110％至130％额定电压；
[0023]输入延时启动值允许设置范围为0秒至1分钟，默认设置时间为10秒；
[0024]230V交流输入电压正常且延时计数器时间到达时，UPS电源从关机状态转到开机启动状态。
[0025]在本专利技术的一实施例中，所述风力发电机组电控系统交流UPS电源内部的电子元器件均为工业级低温型器件，工作环境温度介于
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30℃～+150℃之间。
[0026]在本专利技术的一实施例中，所述铅酸电池的工作环境温度介于
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20℃～+50℃之间。
[0027]在本专利技术的一实施例中，所述铅酸电池为两组直流12V电池串联，单组电池容量为7.2Ah。
[0028]在本专利技术的一实施例中，所述电压的欠压保护值、所述保护值和所述延时启动值通过硬件拨码开关设置或软件程序设置。
[0029]在本专利技术的一实施例中，所述UPS电源控制模块设有一拨码开关，拨码开关的其中一位为优先级控制标识，当所述优先级控制标识为“ON”时表示硬件控制优先，当所述优先级控制标识为“OFF”位置时表示软件控制优先。
[0030]在本专利技术的一实施例中，UPS电源输入与UPS电源输出均采用接线端子进行连接固定，接线端子允许接入的导线横截面积不小于6mm2。
[0031]本专利技术提供的风力发电机组电控系统交流UPS电源相比目前风力发电机组电控系统使用的普通型UPS电源，可提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机组电控系统交流UPS电源，连接在UPS电源输入与UPS电源输出之间，其特征在于，包括：输入控制单元、输入滤波装置、旁路控制单元、旁路、AC/DC整流单元、DC/AC逆变单元、DC/DC开关、充电控制与充电单元、铅酸电池、输出滤波装置、输出过载保护单元以及UPS电源控制模块，所述输入控制单元连接在UPS电源输入与所述输入滤波装置之间，所述输入滤波装置进一步与所述旁路控制单元、所述AC/DC整流单元以及所述充电控制与充电单元连接，所述DC/AC逆变单元连接在所述AC/DC整流单元与所述输出滤波装置之间，所述铅酸电池连接在所述充电控制与充电单元与所述DC/DC开关之间，所述输出滤波装置连接在所述DC/AC逆变单元与所述输出过载保护单元之间，所述输出过载保护单元与UPS电源输出连接，所述风力发电机组电控系统交流UPS电源的输入电压与输出电压均为230V以及频率为50Hz，所述UPS电源控制模块根据负载大小对输出过载保护模式进行配置，配置方法为：当105％<负载≤125％时，超过10秒转到旁路运行并报警；当125％<负载≤150％时，超过3秒转到旁路运行并报警；当150％<负载≤200％时，超过1秒转到旁路运行并报警；当负载＞200％时，超过100毫秒转到旁路运行并报警；以及UPS转到旁路运行后，当负载＞130％时，延时50毫秒关闭输出；所述UPS电源控制模块中设置有电源输入电压的欠压保护值、过压保护值和输入延时启动值：欠压保护值设置为90％的额定电压，调整范围为80％至100％额...

【专利技术属性】
技术研发人员：阙维林，李洪凯，陈宇，徐兴华，杨伟伟，马靖聪，杨松，
申请(专利权)人：锐源风能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：