本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組維護(hù)領(lǐng)域，尤其涉及一種現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試變槳控制系統(tǒng)后備電源超級(jí)電容容量的工具及方法。

背景技術(shù)：

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳控制系統(tǒng)使用的后備電源國(guó)內(nèi)主流的產(chǎn)品有閥控式鉛酸蓄電池、鋰電池和超級(jí)電容，早期的1.5mw風(fēng)機(jī)大多采用閥控式鉛酸蓄電池。隨著超級(jí)電容的問(wèn)世，在變槳控制系統(tǒng)后備電源方面的應(yīng)用越來(lái)越多，目前風(fēng)機(jī)的變槳控制系統(tǒng)大多采用超級(jí)電容。因?yàn)槌?jí)電容的一些優(yōu)點(diǎn)較蓄電池更加突出：能量密度大、放電特性好、充電時(shí)間短，低溫特性好、狀態(tài)易監(jiān)控、工作壽命長(zhǎng)且環(huán)保，更加適合低溫變槳系統(tǒng)的使用。

變槳控制系統(tǒng)使用的超級(jí)電容作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)安全停機(jī)順槳的后備電源，其性能水平直接影響風(fēng)機(jī)在電網(wǎng)失效的情況下槳葉能否可靠地回到安全位置，但電容當(dāng)前的能量存儲(chǔ)量可直觀線性的通過(guò)容量c計(jì)算公式e＝1/2*cu²得到，而測(cè)量電容的容量c需要專業(yè)昂貴的設(shè)備在工廠內(nèi)完成，這些設(shè)備往往體積較大而不便在風(fēng)機(jī)輪轂內(nèi)使用。但現(xiàn)場(chǎng)已使用多年的大量的超級(jí)電容容量水平究竟如何一直是迫切關(guān)心的問(wèn)題，這也導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)不知何時(shí)對(duì)超級(jí)電容進(jìn)行維護(hù)更換。

目前國(guó)內(nèi)沒(méi)有針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)可直接測(cè)出超級(jí)電容容量的便攜式設(shè)備，而風(fēng)電行業(yè)現(xiàn)有的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試超級(jí)電容容量方法是通過(guò)變槳內(nèi)的充電機(jī)將超級(jí)電容模組充滿電，再將超級(jí)電容模組間的接線帶電拆除，利用便攜電子負(fù)載儀對(duì)超級(jí)電容恒流放電核算時(shí)間計(jì)算得出，但這種方法本身有很多局限性：

1)超級(jí)電容充滿電以后將各個(gè)超級(jí)電容之間的連接線拆除本身就存在很大的安全隱患，且僅限超級(jí)電容正負(fù)極接線極柱采用端子結(jié)構(gòu)方式，但風(fēng)機(jī)變槳控制系統(tǒng)使用的低壓超級(jí)電容模組正負(fù)極連接是通過(guò)螺栓緊固連接的，帶電拆除打火會(huì)損壞超級(jí)電容接線極柱；

2)雖然可以利用電子負(fù)載儀恒流放電，但根據(jù)iec62391-1:2006(e)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行容量測(cè)量方法要求超級(jí)電容充滿電后保壓5分鐘再放電，但現(xiàn)場(chǎng)這種方法拆除超級(jí)電容間的接線是需要時(shí)間的，超級(jí)電容模組自放電速率較快，后續(xù)挨個(gè)待測(cè)試的超級(jí)電容模組存在自放電的問(wèn)題而最終會(huì)影響容量測(cè)試的精度；

3)若測(cè)試當(dāng)前的超級(jí)電容模組操作失效，需要重新將各個(gè)超級(jí)電容模組間連接好，再通過(guò)充電機(jī)充電然后拆除超級(jí)電容模組間接線，非常耗費(fèi)時(shí)間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服超級(jí)電容在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試過(guò)程中涉及到的操作安全隱患、測(cè)量精度低及測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)等不足，本發(fā)明提供了一種可以極大降低操作安全、很大程度上提高測(cè)量精度及快速高效的變槳超級(jí)電容現(xiàn)場(chǎng)容量測(cè)試工具及方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

一種變槳超級(jí)電容現(xiàn)場(chǎng)容量測(cè)試工具，包括電子負(fù)載儀、調(diào)壓恒流源和切換開(kāi)關(guān)，所述轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的一側(cè)通過(guò)所述導(dǎo)線分別連接所述電子負(fù)載儀及所述調(diào)壓恒流源，所述轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的另一側(cè)通過(guò)導(dǎo)線連接所述待測(cè)的超級(jí)電容模組的正負(fù)極；所述轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的第一狀態(tài)是所述電子負(fù)載儀、所述調(diào)壓恒流源與待測(cè)超級(jí)電容均斷開(kāi)；第二狀態(tài)是所述調(diào)壓恒流源與待測(cè)超級(jí)電容連通形成充電回路，同時(shí)所述電子負(fù)載儀與待測(cè)超級(jí)電容斷開(kāi)；第三狀態(tài)所述電子負(fù)載儀與待測(cè)超級(jí)電容連通形成放電回路，同時(shí)所述調(diào)壓恒流源與待測(cè)超級(jí)電容斷開(kāi)。

進(jìn)一步，所述轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)為三位旋鈕切換開(kāi)關(guān)，所述三位旋鈕切換開(kāi)關(guān)中，第1、3、5、7端點(diǎn)位于一側(cè)，第2、4、6、8端點(diǎn)位于另一側(cè)，第1端點(diǎn)和第2端點(diǎn)、第3端點(diǎn)和第4端點(diǎn)、第5端點(diǎn)和第6端點(diǎn)、第7端點(diǎn)和第8端點(diǎn)之間均形成觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)，所述第1端點(diǎn)和第5端點(diǎn)連接后與所述待測(cè)的超級(jí)電容模組的正極連接，所述第3端點(diǎn)和第7端點(diǎn)連接后與所述待測(cè)的超級(jí)電容模組的負(fù)極連接，所述第2端點(diǎn)與所述電子負(fù)載儀的正極連接，所述第4端點(diǎn)與所述電子負(fù)載儀的負(fù)極連接，所述第6端點(diǎn)與所述調(diào)壓恒流源的正極連接，所述第8端點(diǎn)與所述調(diào)壓恒流源的負(fù)極連接；所述三位旋鈕切換開(kāi)關(guān)處于0檔時(shí)，觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)均斷開(kāi)；處于1檔時(shí)，第1端點(diǎn)和第2端點(diǎn)、第3端點(diǎn)和第4端點(diǎn)之間的觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，第5端點(diǎn)和第6端點(diǎn)、第7端點(diǎn)和第8端點(diǎn)之間的觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)閉合；處于2檔時(shí)，第1端點(diǎn)和第2端點(diǎn)、第3端點(diǎn)和第4端點(diǎn)之間的觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)閉合，第5端點(diǎn)和第6端點(diǎn)、第7端點(diǎn)和第8端點(diǎn)之間的觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。

一種變槳超級(jí)電容現(xiàn)場(chǎng)容量測(cè)試方法，所述測(cè)試方法包括以下步驟：

1)斷開(kāi)變槳控制系統(tǒng)內(nèi)的充電器輸入，通過(guò)手動(dòng)變槳的功能使槳葉往返運(yùn)行泄放超級(jí)電容的能量至安全操作電壓水平以下；

2)斷開(kāi)超級(jí)電容模組之間的連接導(dǎo)線；

3)將測(cè)試工具連接至待測(cè)超級(jí)電容模組，此時(shí)所述調(diào)壓恒流源、電子負(fù)載儀均與待測(cè)超級(jí)電容模組斷開(kāi)；

4)閉合所述調(diào)壓恒流源與待測(cè)超級(jí)電容模組之間的線路，此時(shí)，電子負(fù)載儀均與待測(cè)超級(jí)電容模組之間的線路斷開(kāi)；通過(guò)所述調(diào)壓恒流源將待測(cè)超級(jí)電容模組充電至額定電壓；

5)最后利用切換至放電回路，即斷開(kāi)所述調(diào)壓恒流源與待測(cè)超級(jí)電容模組之間的線路，閉合電子負(fù)載儀均與待測(cè)超級(jí)電容模組之間的線路，通過(guò)電子負(fù)載儀按照設(shè)定電流值恒流放電，計(jì)算出當(dāng)前待測(cè)超級(jí)電容模組真實(shí)容量值。

進(jìn)一步，所述步驟3)中，所述測(cè)試工具的制作過(guò)程如下：

3.1)取6根所述4mm²導(dǎo)線，分別在每根所述導(dǎo)線兩端壓上相應(yīng)規(guī)格的所述銅鼻子；

3.2)將壓接好銅鼻子的所述導(dǎo)線分別連接至所述轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、所述電子負(fù)載儀、所述調(diào)壓恒流源；所述轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)為三位旋鈕切換開(kāi)關(guān)，所述三位旋鈕切換開(kāi)關(guān)中，第1、3、5、7端點(diǎn)位于一側(cè)，第2、4、6、8端點(diǎn)位于另一側(cè)，第1端點(diǎn)和第2端點(diǎn)、第3端點(diǎn)和第4端點(diǎn)、第5端點(diǎn)和第6端點(diǎn)、第7端點(diǎn)和第8端點(diǎn)之間均形成觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)，所述第1端點(diǎn)和第5端點(diǎn)連接后與所述待測(cè)的超級(jí)電容模組的正極連接，所述第3端點(diǎn)和第7端點(diǎn)連接后與所述待測(cè)的超級(jí)電容模組的負(fù)極連接，所述第2端點(diǎn)與所述電子負(fù)載儀的正極連接，所述第4端點(diǎn)與所述電子負(fù)載儀的負(fù)極連接，所述第6端點(diǎn)與所述調(diào)壓恒流源的正極連接，所述第8端點(diǎn)與所述調(diào)壓恒流源的負(fù)極連接；所述三位旋鈕切換開(kāi)關(guān)處于0檔時(shí)，觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)均斷開(kāi)；處于1檔時(shí)，第1端點(diǎn)和第2端點(diǎn)、第3端點(diǎn)和第4端點(diǎn)之間的觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，第5端點(diǎn)和第6端點(diǎn)、第7端點(diǎn)和第8端點(diǎn)之間的觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)閉合；處于2檔時(shí)，第1端點(diǎn)和第2端點(diǎn)、第3端點(diǎn)和第4端點(diǎn)之間的觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)閉合，第5端點(diǎn)和第6端點(diǎn)、第7端點(diǎn)和第8端點(diǎn)之間的觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)；

3.3)并將連接至三位轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的裸露導(dǎo)線部分通過(guò)所述密封絕緣膠作絕緣處理；

3.4)通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的0、1、2這三檔置位來(lái)切換不同導(dǎo)線的通斷，最終實(shí)現(xiàn)充電回路和放電回路的自由切換。

本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在：消除現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試超級(jí)電容容量時(shí)帶電操作的安全隱患，彌補(bǔ)待測(cè)超級(jí)電容自放電所造成測(cè)量精度的影響，很大程度上提升了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的工作效率。

附圖說(shuō)明

圖1是變槳超級(jí)電容現(xiàn)場(chǎng)容量測(cè)試工具的示意圖。

圖2是變槳超級(jí)電容現(xiàn)場(chǎng)容量測(cè)試過(guò)程轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)位于0檔的示意圖。

圖3是變槳超級(jí)電容現(xiàn)場(chǎng)容量測(cè)試過(guò)程轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)位于1檔的示意圖。

圖4是變槳超級(jí)電容現(xiàn)場(chǎng)容量測(cè)試過(guò)程轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)位于2檔的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

參照?qǐng)D1～圖4，一種變槳超級(jí)電容現(xiàn)場(chǎng)容量測(cè)試工具，包括便攜式簡(jiǎn)易電子負(fù)載儀、便攜式簡(jiǎn)易調(diào)壓恒流源和用以實(shí)現(xiàn)充電回路和放電回路選擇性導(dǎo)通切換的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，所述轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)通過(guò)所述導(dǎo)線分別連接所述電子負(fù)載儀及所述調(diào)壓恒流源，實(shí)現(xiàn)充電回路及放電回路自由切換。所述轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的第一狀態(tài)是所述電子負(fù)載儀、所述調(diào)壓恒流源與待測(cè)超級(jí)電容均斷開(kāi)；第二狀態(tài)是所述調(diào)壓恒流源與待測(cè)超級(jí)電容連通形成充電回路，同時(shí)所述電子負(fù)載儀與待測(cè)超級(jí)電容斷開(kāi)；第三狀態(tài)所述電子負(fù)載儀與待測(cè)超級(jí)電容連通形成放電回路，同時(shí)所述調(diào)壓恒流源與待測(cè)超級(jí)電容斷開(kāi)。

進(jìn)一步，所述轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)為三位旋鈕切換開(kāi)關(guān)，所述三位旋鈕切換開(kāi)關(guān)中，第1、3、5、7端點(diǎn)位于一側(cè)，第2、4、6、8端點(diǎn)位于另一側(cè)，第1端點(diǎn)和第2端點(diǎn)、第3端點(diǎn)和第4端點(diǎn)、第5端點(diǎn)和第6端點(diǎn)、第7端點(diǎn)和第8端點(diǎn)之間均形成觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)，所述第1端點(diǎn)和第5端點(diǎn)連接后與所述待測(cè)的超級(jí)電容模組的正極連接，所述第3端點(diǎn)和第7端點(diǎn)連接后與所述待測(cè)的超級(jí)電容模組的負(fù)極連接，所述第2端點(diǎn)與所述電子負(fù)載儀的正極連接，所述第4端點(diǎn)與所述電子負(fù)載儀的負(fù)極連接，所述第6端點(diǎn)與所述調(diào)壓恒流源的正極連接，所述第8端點(diǎn)與所述調(diào)壓恒流源的負(fù)極連接；所述三位旋鈕切換開(kāi)關(guān)處于0檔時(shí)，觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)均斷開(kāi)；處于1檔時(shí)，第1端點(diǎn)和第2端點(diǎn)、第3端點(diǎn)和第4端點(diǎn)之間的觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，第5端點(diǎn)和第6端點(diǎn)、第7端點(diǎn)和第8端點(diǎn)之間的觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)閉合；處于2檔時(shí)，第1端點(diǎn)和第2端點(diǎn)、第3端點(diǎn)和第4端點(diǎn)之間的觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)閉合，第5端點(diǎn)和第6端點(diǎn)、第7端點(diǎn)和第8端點(diǎn)之間的觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。

一種變槳超級(jí)電容現(xiàn)場(chǎng)容量測(cè)試方法，包括以下步驟：

1)斷開(kāi)變槳控制系統(tǒng)內(nèi)的充電器輸入，通過(guò)手動(dòng)變槳的功能使槳葉往返運(yùn)行泄放超級(jí)電容的能量至安全操作電壓水平以下；

2)斷開(kāi)超級(jí)電容模組之間的連接導(dǎo)線；

3)將三位旋鈕切換開(kāi)關(guān)置于0檔，將所述的測(cè)試工具連接至待測(cè)超級(jí)電容模組，此時(shí)所述調(diào)壓恒流源、電子負(fù)載儀均與待測(cè)超級(jí)電容模組斷開(kāi)；

4)將三位旋鈕切換開(kāi)關(guān)置于1檔，閉合所述調(diào)壓恒流源與待測(cè)超級(jí)電容模組之間的線路，此時(shí)，電子負(fù)載儀均與待測(cè)超級(jí)電容模組之間的線路斷開(kāi)；通過(guò)所述調(diào)壓恒流源將待測(cè)超級(jí)電容模組充電至額定電壓；

5)將三位旋鈕切換開(kāi)關(guān)置于2檔，即斷開(kāi)所述調(diào)壓恒流源與待測(cè)超級(jí)電容模組之間的線路，閉合電子負(fù)載儀均與待測(cè)超級(jí)電容模組之間的線路，通過(guò)電子負(fù)載儀按照設(shè)定電流值恒流放電，計(jì)算出當(dāng)前待測(cè)超級(jí)電容模組真實(shí)容量值；

6)重復(fù)上述5個(gè)操作步驟，逐個(gè)對(duì)其它超級(jí)電容模組進(jìn)行測(cè)試。

所述超級(jí)電容現(xiàn)場(chǎng)容量測(cè)試工具包括三位旋扭切換開(kāi)關(guān)、4mm²導(dǎo)線、銅鼻子、絕緣膠帶及密封絕緣膠，制作過(guò)程：

3.1)取6根所述4mm²導(dǎo)線，分別在每根所述導(dǎo)線兩端壓上相應(yīng)規(guī)格的所述銅鼻子；

3.2)將壓接好銅鼻子的所述導(dǎo)線分別連接至所述三位轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、所述電子負(fù)載儀、所述調(diào)壓恒流源；

3.3)并將連接至三位轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的裸露導(dǎo)線部分通過(guò)所述密封絕緣膠作絕緣處理；

3.4)通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的0、1、2這三檔置位來(lái)切換不同導(dǎo)線的通斷，最終實(shí)現(xiàn)充電回路和放電回路的自由切換；

本實(shí)施例的變槳超級(jí)電容現(xiàn)場(chǎng)容量測(cè)試工具，包括電子負(fù)載儀1、調(diào)壓恒流源2、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)3和導(dǎo)線4，所述導(dǎo)線4分別將所述電子負(fù)載儀1的正極連接至所述轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)3的2號(hào)端子，將所述電子負(fù)載儀1的負(fù)極連接至所述轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)3的4號(hào)端子，將所述調(diào)壓恒流源2的正極連接至所述轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)3的6號(hào)端子，將所述調(diào)壓恒流源2的負(fù)極連接至所述轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)3的8號(hào)端子，將所述轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)3的1號(hào)和5號(hào)端子短接并作引出導(dǎo)線uc+，將所述轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)3的3號(hào)和7號(hào)端子短接并作引出導(dǎo)線uc-。

進(jìn)一步，通過(guò)所述轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的0、1、2三檔的切換實(shí)現(xiàn)所述電子負(fù)載儀與待測(cè)超級(jí)電容間電氣回路與所述調(diào)壓恒流源與待測(cè)超級(jí)電容間電氣回路的相互切換，從而達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試超級(jí)電容容量的目的。

參照?qǐng)D2、圖3、圖4，一種變槳超級(jí)電容現(xiàn)場(chǎng)容量測(cè)試方法，包括以下步驟：

1)斷開(kāi)變槳控制系統(tǒng)內(nèi)的充電器輸入，通過(guò)手動(dòng)變槳的功能使槳葉往返運(yùn)行泄放超級(jí)電容的能量至安全操作電壓水平以下；

2)斷開(kāi)超級(jí)電容模組之間的連接導(dǎo)線，將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)4置于0檔位，再把待測(cè)的超級(jí)電容模組正負(fù)極分別連接至轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)4的1(5)號(hào)和3(7)號(hào)端子上；

3)設(shè)定好調(diào)壓恒流源2的參數(shù)后，將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)4置于1檔位，待測(cè)超級(jí)電容模組充置額定電壓后保持5min；

4)設(shè)定好電子負(fù)載儀3的參數(shù)后，將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)4置于2檔位，根據(jù)超級(jí)電容容量測(cè)量規(guī)范計(jì)算出當(dāng)前超級(jí)電容模組的真實(shí)容量值；

5)再將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)4置于0檔位，拆除待測(cè)超級(jí)電容模組上的正負(fù)極接線，重復(fù)上述步驟對(duì)其它待測(cè)的超級(jí)電容模組進(jìn)行容量測(cè)試。