風力發(fā)電機磁粉剎車系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及風力發(fā)電機技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及風力發(fā)電機磁粉剎車系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們對無污染可再生能源的不斷需求，風力發(fā)電行業(yè)日益受到人們的重視。近年來人們在快速發(fā)展風電產(chǎn)業(yè)的同時，對風力發(fā)電機的控制技術(shù)和安全要求越來越高。
[0003]風力發(fā)電機由于處于自然環(huán)境中，一年四季風速變化大。當風速超大時，如果不及時對風力發(fā)電機采取減速剎車制動措施，那么風力發(fā)電機將超過最高運行轉(zhuǎn)速，導(dǎo)致其損壞。因此風力發(fā)電機必須安裝剎車制動保護系統(tǒng)。
[0004]目前風力發(fā)電機安裝的剎車制動保護系統(tǒng)，主要有電磁剎車盤制動系統(tǒng)、電子剎車制動系統(tǒng)、液壓剎車制動系統(tǒng)三種方式。
[0005]授權(quán)公告號為CN 201474876 U，申請日2009.07.31，實用新型專利名稱為風力發(fā)電機的軟制動裝置，該專利提供一種風力發(fā)電機的軟制動裝置，雖然能使風力發(fā)電機在超速運轉(zhuǎn)時實現(xiàn)柔性減速，進而通過剎車片與剎車盤摩擦使發(fā)電機逐步停轉(zhuǎn)，但是此實用新型專利不足之處是利用液壓系統(tǒng)控制剎車片與剎車盤面產(chǎn)生摩擦力實現(xiàn)制動，剎車片在剎車過程中易磨損，并且剎車制動后停止發(fā)電。
[0006]授權(quán)公告號為CN 102312776 B，申請日2011.08.22，發(fā)明專利名稱為一種風力發(fā)電機電磁剎車裝置，該發(fā)明雖然是在剎車過程中，采用分級遞增雙窄脈沖方式控制開關(guān)閉合，使剎車持續(xù)一段時間，然后放開，反復(fù)進行；產(chǎn)生制動力的原理是當進行電磁剎車時，利用風機線圈通電，產(chǎn)生了與發(fā)電機定子磁場方向相反新磁場，阻礙轉(zhuǎn)子的運動，對輪轂產(chǎn)生一個制動力。但是此發(fā)明不足之處是有級減速剎車。
[0007]授權(quán)公告號為CN 102094754 B，申請日為2009.12.14，發(fā)明專利名稱為風力發(fā)電機電子剎車系統(tǒng)，該發(fā)明在電子剎車過程中，采用多次點剎方式剎車，不足之處是屬于有級減速剎車方式，并且有機械剎車接口。
【實用新型內(nèi)容】
[0008]本實用新型目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種風力發(fā)電機磁粉剎車系統(tǒng)，它通過以單片機元件為核心的控制器，以磁粉為介質(zhì)，調(diào)控磁粉制動器的輸出制動轉(zhuǎn)矩，控制風力發(fā)電機軸無級減速剎車，從而實現(xiàn)風力發(fā)電機的無級減速剎車軟制動。
[0009]技術(shù)方案:風力發(fā)電機磁粉剎車系統(tǒng)，包括控制器、電源轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)字風速儀、轉(zhuǎn)速信號模塊、驅(qū)動模塊、磁粉制動器和風力發(fā)電機軸；
[0010]所述的數(shù)字風速儀和轉(zhuǎn)速信號模塊連接控制器，所述的控制器連接驅(qū)動模塊，所述的驅(qū)動模塊連接磁粉制動器，所述的電源轉(zhuǎn)換模塊連接數(shù)字風速儀、轉(zhuǎn)速信號模塊、控制器和磁粉制動器，所述的磁粉制動器與風力發(fā)電機軸連接；
[0011]所述的控制器包括型號為PIC16F873單片機，控制器的輸出端與第一電阻Rl的一端連接；
[0012]所述的驅(qū)動模塊包括第一電阻R1、第二電阻R2、場效應(yīng)管Q和二極管D，場效應(yīng)管Q的柵極連接第一電阻Rl的一端和第二電阻R2的一端，場效應(yīng)管Q的漏極與激磁線圈L F的一端連接，場效應(yīng)管Q的源極與電源轉(zhuǎn)換模塊的負極連接，二極管D的陰極與場效應(yīng)管Q的漏極連接，二極管D的陽極與場效應(yīng)管Q的源極連接，第二電阻R2的另一端與電源轉(zhuǎn)換模塊的負極連接；
[0013]所述的磁粉制動器包括激磁線圈LF、磁粉、制動架和轉(zhuǎn)子軸，激磁線圈L F的另一端與48V電源的正極連接；
[0014]所述的電源轉(zhuǎn)換模塊輸入端連接48V電源的正極和負極，電源轉(zhuǎn)換模塊的48V負極、12V負極和5V負極連接在一起，數(shù)字風速儀連接12V電源的正極和負極，轉(zhuǎn)速信號模塊連接12V電源的正極和負極，控制器連接5V電源的正極和負極。
[0015]所述的磁粉在激磁線圈LF產(chǎn)生的磁場作用下形成磁粉鏈，磁粉鏈連接制動架和轉(zhuǎn)子軸，轉(zhuǎn)子軸連接風力發(fā)電機軸。
[0016]工作原理:以單片機為核心元件的控制器，負責對接收到的數(shù)據(jù)處理。數(shù)字風速儀監(jiān)測環(huán)境風速，并把其輸出的環(huán)境風速信號送給控制器，風力發(fā)電機軸的轉(zhuǎn)速經(jīng)轉(zhuǎn)速信號模塊形成轉(zhuǎn)速數(shù)字信號送給控制器，當風力發(fā)電機軸的轉(zhuǎn)速大于其額定轉(zhuǎn)速時，控制器輸出脈寬逐漸增大的PWM信號送給驅(qū)動模塊，驅(qū)動模塊驅(qū)動激磁線圈使其電流逐漸增大，磁場逐漸增強，此時處于該磁場中的磁粉被磁化成磁粉鏈，磁粉鏈在制動架和轉(zhuǎn)子軸之間形成結(jié)合力，結(jié)合力隨著磁場的增強而增大，結(jié)合力越大，傳遞到轉(zhuǎn)子軸和風力發(fā)電機軸上的制動轉(zhuǎn)矩也越大，從而風力發(fā)電機逐漸剎車減速，直至使其維持在額定轉(zhuǎn)速狀態(tài)并且繼續(xù)運轉(zhuǎn)發(fā)電。當控制器接收到環(huán)境風速大于上限風速信號時，控制器增大輸出的PWM信號脈沖寬度，增大流經(jīng)激磁線圈的電流，增大磁場的磁感應(yīng)強度，增大磁粉鏈所形成的結(jié)合力，增大轉(zhuǎn)子軸和風力發(fā)電機軸上的制動轉(zhuǎn)矩，使風力發(fā)電機再剎車減速，直至減速停止。當控制器接收到環(huán)境風速小于上限風速信號時，控制器逐漸減小輸出的PWM信號脈沖寬度，使流經(jīng)激磁線圈的電流逐漸減小，使其產(chǎn)生的磁場逐漸減弱，逐漸減小磁粉鏈在制動架和轉(zhuǎn)子軸之間形成的結(jié)合力，逐漸減小轉(zhuǎn)子軸和風力發(fā)電機軸上的制動轉(zhuǎn)矩，使風力發(fā)電機轉(zhuǎn)速逐漸增大直至達到其額定轉(zhuǎn)速。當風力發(fā)電機軸的轉(zhuǎn)速再次大于其額定轉(zhuǎn)速時，則系統(tǒng)進入下一個控制周期，周而復(fù)始。
[0017]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比本實用新型優(yōu)點是為風力發(fā)電機提供一種新的剎車方式，拓寬了風力發(fā)電機剎車方式。它以磁粉為介質(zhì)，通過以單片機元件為核心的控制器，調(diào)控磁粉制動器的輸出制動轉(zhuǎn)矩，對風力發(fā)電機軸無級減速剎車，并且在環(huán)境風速小于上限風速時，風力發(fā)電機在剎車過程中仍然能繼續(xù)發(fā)電。本實用新型提高了風力發(fā)電機的發(fā)電效率，減少能源浪費，具有沖擊力小，摩擦材料能重復(fù)利用，壽命長，安全穩(wěn)定的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型的風力發(fā)電機磁粉剎車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0019]圖2為本實用新型的風力發(fā)電機磁粉剎車系統(tǒng)部分電路圖；
[0020]圖3為本實用新型的風力發(fā)電機磁粉剎車系統(tǒng)的磁粉制動器結(jié)構(gòu)框圖。
[0021]圖中有:電源轉(zhuǎn)換模塊I，數(shù)字風速儀2，轉(zhuǎn)速信號模塊3，控制器4，驅(qū)動模塊5，磁粉制動器6，風力發(fā)電機軸7 ;激磁線圈6-1，磁粉6-2，制動架6-