风力发电变桨智能电池管理系统设计.pdfVIP

学兔兔 第 3期 (总第 190期 ) 机 械 工 程 与 自动 化 No．3 2015年 O6月 MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION Jun． 文章编号 ：1672—6413(2015)03—0158—02 风力发电变桨智能电池管理系统设计 刘 道 ，龙 辛 ，庞 伟。，汪雅果。 (1．湘潭大学 信息工程学院，湖南 湘潭 411105；2．湘 电风能有限公司，湖南 湘潭 411102；3．长 沙金博联信息技术有限公司，湖南 长沙 410008) 摘要 ：电网发生故障时，为保证风力发 电机能顺利收桨，后备的铅酸蓄 电池组发挥着非常重要 的作用 。以 STM32F103为核心，设计了一套功能完善的智能电池管理系统，实现对铅酸蓄电池组进行充电、放 电、巡 检、管理、状态显示的总体要求 ，满足用户操作简便、安全可靠 的实际使用需求。 关键词 ：风 电变桨 ；铅酸蓄 电池 ；电池管理系统 中图分类号：TP273 文献标识码 ：A 0 引言 的电池充 电，并由低到高对电池组完成充 电，每次充电 自2010年 1月以来 ，全 国在运行风电场中发生 了 结束后将再次对电池组进行巡检 ，直至整个 电池组 的 数起由变桨系统备用电源 (蓄电池组)引发的风电机组 电池不需要充电为止 。 倒塌事故。事故表现为变桨系统失 电后 ，由于备用电 充 电电路 放 电电路 源失效 ，风电机组未能实现顺桨动作 ，导致机组超速而 发生机组倒塌事故 ，造成 巨大损失 。为防止 同类事故 再次发生，中国可再生能源学会风能专业委员会组织 相关专家通过深人分析 ，提出了采用性能 良好 的备用 电池管理系统来预防。本设计利用 32位 ARM 微控 制器 STM32F103实现对铅酸蓄 电池．的智能管理，包 J故障及报警 一 ST~32F103H 紧急变桨l 括系统 自检 、对电池组进行巡检 、快速充放 电、温度监 图 1 智能电池管理系统结构框图 测控制 、显示与报警等 。设计 的备用 电池管理系统功 采用 TI公司的BQ2o3ISN—A5芯片来 实现对铅 能完善，安全可靠 ，抗干扰能力强 ，成本低 ，具有良好的 酸电池快速充 电。每节 电池单 次充 电时 间上 限为 应用价值。 15min，充电的同时对电压和电流进行监控 ，并通过 I 智能电池管理系统 LED显示快充 、浮充、充满的状态。当电压低于 10．5V 本文设计的智能电池管理系统采用了性价比很高 时，0．4A恒流充 电；当电压大于 10．5V时 ，2A恒流 的 sTM32F103芯片 ，其主要功能有 ：①实现对风力发 充电(注 ：电流不会变化的条件下)；当检测到电流减小 电机变桨控制系统蓄电池组 的巡检功能；②实现循环 且大于0．2A时 ，进入到恒压充电，恒压充电的电压大 充电、浮充 自动切换 ，在循环充 电和浮充的同时对电压 约为 14．7V；当检测到电流小于 0．2A时，进入浮充 和电流进行监控 ，具备充电电压、充电电流 自行调整的 状态，此时为恒压充 电，充电电压为 13．7V。这种充 功能；③实现故障报警功能；④实现充 电电池 的过流 、 电方法比传统 的恒压充 电法安全 ，能耗 比恒流充 电法 过压 、短路保护功能；⑤实现智能管理单元的温度监测 低 。 与控制功能。