[發明專利]用于風力發電機上的電液制動系統

無效

• 申請號: 200910072748.1
• 申請日: 2009-08-27
• 公開（公告）號: CN101644236A
• 公開（公告）日: 2010-02-10
• 發明（設計）人: 姜繼海;馬琛俊;王克龍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: F03D11/00
• 分類號: F03D11/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所
• 代理人: 牟永林

技術領域

本發明涉及一種用于風力發電機上的電液制動系統，屬于風力發電設備技術領域。

背景技術

目前商用大型風力發電機一般為水平軸風力發電機，它由風輪、增速齒輪箱、發電機、機艙、偏航裝置、控制系統、塔架等部件所組成。它由風輪將風能轉換為機械能，低速轉動的風輪通過傳動系統由增速齒輪箱增速，將動力傳遞給發電機。由于風向的變化，為了有效地利用風能，需要有偏航裝置，使大型風力發電機在風速矢量方向變化時，能快速平穩地對準風向，以便風輪獲得最大的風能。在偏航過程中，需要偏航制動系統提供一定的偏航阻尼，以保證偏航過程的安全平穩；偏航完成后，偏航制動系統還需要將機艙鎖緊，保證機艙安全；另外，當風力發電機需要停機檢修或者因外界環境變化而不利于風力發電機正常工作時，風力發電機需要停機，即需要主軸停轉。主軸停轉可以通過緊急順槳來減小風對風輪槳葉的攻角，間接的減小風力發電機主軸旋轉的動力，并同時通過機艙內安裝的主軸制動系統強行讓主軸停轉。一套可靠的主軸制動系統，對于保證風力發電機的安全工作至關重要。

圖3所示為現有風力發電機的偏航制動系統與主軸制動系統的液壓制動原理圖。整個風力發電機液壓系統共用一個液壓站。

由現有的風力發電機上使用的偏航制動與主軸制動液壓系統原理圖分析可以看出，現有的偏航制動與主軸制動系統液壓回路復雜，回路中安裝有一個電磁換向閥12和一個電液伺服閥15進行控制。由于系統主軸處于自由狀態的時間長，因此電磁換向閥12的電磁鐵在風力發電機正常工作時總是帶電，而且電液伺服閥15也經常動作，即電液伺服閥15的電磁鐵需要頻繁啟動，如果其中任意一個電磁鐵發生故障，則制動系統就無法正常工作。另外，由于油液污染造成的電磁換向閥12和電液伺服閥15的滑閥閥芯的卡滯現象也是液壓系統發生故障的主要原因之一。可見現有風力發電機上使用的偏航制動與主軸制動系統可靠性差；另一方面，偏航制動與主軸制動液壓控制系統沒有冗余配置，一旦發生故障，必將造成停機事故。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有風力發電機的偏航制動系統與主軸制動系統采用電磁換向閥和電液伺服閥進行控制，系統液壓回路復雜、故障率高的問題，提供了一種用于風力發電機上的電液制動系統。

本發明包括電液制動動力源、制動器、控制器和力傳感器，所述的電液制動動力源包括雙向定量泵、補油閥、雙向液壓鎖、兩個溢流閥、閉式油罐、交流伺服電機、編碼器和變頻器，

交流伺服電機的動力輸出軸與雙向定量泵的動力輸入軸連接，雙向定量泵與制動器之間通過兩條油路組成閉式回路，兩條油路上設置雙向液壓鎖，補油閥的兩個出油口將補油閥連通于雙向液壓鎖與雙向定量泵之間的兩條油路之間，補油閥的進油口連通閉式油罐的進出油口，兩個溢流閥的出油口同時與閉式油罐的進出油口連通，一個溢流閥的進油口連通制動器的一個油口，另一個溢流閥的進油口連通制動器的另一個油口；

編碼器的輸入轉軸與交流伺服電機的動力輸出軸相連，編碼器的檢測信號輸出端連接變頻器的反饋信號輸入端；變頻器的控制信號輸入端連接控制器的控制信號輸出端，控制器的控制信號輸入端連接力傳感器的力信號輸出端，力傳感器的力信號輸入端連接到制動器的油缸的活塞桿出力端；變頻器的控制信號輸出端連接交流伺服電機的控制信號輸入端。

本發明的優點是：

本發明相對于傳統的風力發電機制動系統，具有結構簡單、控制可靠、效率高、故障率低的優點。本發明系統通過變頻器控制交流伺服電機的轉向和轉速來控制制動器的制動力，去除了對油液顆粒度敏感的電液伺服閥和容易發生故障的電磁換向閥，簡化了液壓回路，并使系統的故障率降低。本發明的控制系統由于既有對交流伺服電機的速度與轉向控制，又有對制動器的制動力反饋控制，整機系統的加載精度達到了很高的水平。溢流閥能夠保證進入制動器的壓力油壓力一定，保證足夠的制動力矩，還可防止壓力過高引起故障；當交流伺服電機停止工作時，雙向液壓鎖可保持制動器的制動或非制動狀態。

附圖說明

圖1是本發明的整體結構示意圖，圖2是實施方式三中采用兩套電液制動動力源的本發明整體結構示意圖，圖3是已有風力發電機制動系統的液壓原理圖。

具體實施方式

具體實施方式一：下面結合圖1說明本實施方式，本實施方式包括電液制動動力源20、制動器30、控制器60和力傳感器70，所述的電液制動動力源20包括雙向定量泵20-1、補油閥20-2、雙向液壓鎖20-3、兩個溢流閥20-4、閉式油罐20-5、交流伺服電機20-6、編碼器20-7和變頻器20-8，