[實(shí)用新型]風(fēng)力發(fā)電機(jī)變槳用直流無刷電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200920042663.4
• 申請(qǐng)日: 2009-06-05
• 公開（公告）號(hào): CN201426079Y
• 公開（公告）日: 2010-03-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 傅建民;王政;王焦劍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州能健電氣有限公司
• 主分類號(hào): H02K29/06
• 分類號(hào): H02K29/06;H02K7/10;H02P6/16
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 陸明耀;陳忠輝

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)變槳用直流無刷電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，屬于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域中，一般使用直流串激電機(jī)來驅(qū)動(dòng)槳葉。直流串激電機(jī)配置了電磁剎車、旋轉(zhuǎn)變壓器和絕對(duì)式編碼器，通過旋轉(zhuǎn)變壓器來實(shí)時(shí)輸出電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)，通過絕對(duì)式編碼器來實(shí)時(shí)輸出槳葉的位置(角度)信號(hào)，獨(dú)立于串激電機(jī)外整個(gè)變槳控制系統(tǒng)的主控系統(tǒng)根據(jù)接收到的電機(jī)實(shí)時(shí)速度和槳葉位置信號(hào)，對(duì)該串激電機(jī)閉環(huán)實(shí)施控制。但是，直流串激電機(jī)的制造工藝一般比較復(fù)雜，且成本也較高。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于解決上述的技術(shù)問題，提供一種適用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)變槳用的成本較低的直流無刷電機(jī)。

本實(shí)用新型的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)變槳用直流無刷電機(jī)，裝載于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輪轂內(nèi)通過變速箱驅(qū)動(dòng)槳葉，所述直流無刷電機(jī)配置有用于控制槳葉止動(dòng)的電磁剎車、用于采集電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)的旋轉(zhuǎn)變壓器，以及用于測(cè)定槳葉位置和角度信號(hào)的絕對(duì)式編碼器，所述電磁剎車、旋轉(zhuǎn)變壓器機(jī)轉(zhuǎn)子直接連接在所述直流無刷電機(jī)的電機(jī)軸上，所述絕對(duì)式編碼器轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸器與所述直流無刷電機(jī)的電機(jī)軸連接，所述電磁剎車、旋轉(zhuǎn)變壓器定子、絕對(duì)式編碼器固定在所述直流無刷電機(jī)的機(jī)殼上。

本實(shí)用新型還揭示了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)變槳用直流無刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括主控芯片，與所述主控芯片相連的定子線圈，主控芯片通過IGBT模塊與定子線圈連接，所述主控芯片通過絕對(duì)式編碼器檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置。所述主控芯片與IGBT模塊之間連接有起放大作用的驅(qū)動(dòng)器，所述主控芯片通過驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)IGBT模塊。所述主控芯片上還連接有內(nèi)部溫度傳感器和起到警示作用的蜂鳴器

本實(shí)用新型的有益效果主要體現(xiàn)在：采用直流無刷電機(jī)來驅(qū)動(dòng)槳葉，制造工藝簡(jiǎn)單，成本較低，響應(yīng)快，并且避免了普通直流電機(jī)碳刷易損的問題產(chǎn)生，且完全能適用4000瓦的槳葉驅(qū)動(dòng)所需。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案作進(jìn)一步說明：

圖1是本實(shí)用新型風(fēng)力發(fā)電機(jī)變槳用直流無刷電機(jī)的結(jié)構(gòu)剖視示意圖。

圖2是本實(shí)用新型風(fēng)力發(fā)電機(jī)變槳用直流無刷電機(jī)各電氣部件的電路信號(hào)示意圖。

圖3是本實(shí)用新型風(fēng)力發(fā)電機(jī)變槳用直流無刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制框圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型揭示了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)變槳用直流無刷電機(jī)及其附帶配置。如圖1、圖2所示的本實(shí)用新型直流無刷電機(jī)的結(jié)構(gòu)剖面圖和各電氣部件的電路信號(hào)示意圖：該直流無刷電機(jī)包括進(jìn)行槳葉調(diào)整主導(dǎo)作用的電機(jī)定子11、電機(jī)轉(zhuǎn)子12、與電機(jī)轉(zhuǎn)子12一體化固接的轉(zhuǎn)軸13以及用于電子控制的接線盒16，該些主要器件收容于硬質(zhì)的電機(jī)外殼14內(nèi)，并且電機(jī)外殼一端連通接設(shè)一風(fēng)機(jī)15，以滿足直流無刷電機(jī)運(yùn)作時(shí)降溫的需要。此外，其附帶的配置結(jié)構(gòu)還包括有用于控制槳葉止動(dòng)的電磁剎車4、用于測(cè)定槳葉位置和角度的絕對(duì)式編碼器2，以及用于精確采集電機(jī)轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)變壓器3。該電磁剎車4、旋轉(zhuǎn)變壓器3轉(zhuǎn)子直接連接在電機(jī)轉(zhuǎn)軸13上，絕對(duì)式編碼器2轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸器5與電機(jī)轉(zhuǎn)軸13連接，電磁剎車4的本體、旋轉(zhuǎn)變壓器3定子、絕對(duì)式編碼器2固定連接在電機(jī)外殼14上。

從電路信號(hào)上分析：直流無刷電機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)由旋轉(zhuǎn)變壓器采集獲得，而槳葉距離或角度的數(shù)據(jù)信號(hào)則由絕對(duì)式編碼器采集獲得，全部測(cè)得數(shù)據(jù)通過接線盒單向傳輸至直流無刷電機(jī)控制器單元進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算；根據(jù)存儲(chǔ)在直流無刷控制器內(nèi)的編程運(yùn)算處理后對(duì)直流無刷電機(jī)輸出控制信號(hào)，同時(shí)也可在需要的情況下直接驅(qū)動(dòng)電磁剎車，從電機(jī)內(nèi)部對(duì)直流無刷電機(jī)進(jìn)行機(jī)械性的止動(dòng)控制。

圖3揭示了本實(shí)用新型直流無刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的示意框圖。

所述直流無刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括主控芯片，與所述主控芯片相連的定子線圈，主控芯片通過IGBT模塊與定子線圈連接，所述主控芯片通過絕對(duì)式編碼器檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置。所述主控芯片通過驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)IGBT模塊。所述主控芯片上還連接有內(nèi)部溫度傳感器和起到警示作用的蜂鳴器。

所述IGBT模塊為絕緣柵雙極型功率管，即為起到瞬時(shí)開關(guān)作用的大功率開關(guān)器件，是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式電力半導(dǎo)體器件，兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)。由于GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅(qū)動(dòng)電流較大；MOSFET驅(qū)動(dòng)功率很小，開關(guān)速度快，但導(dǎo)通壓降大，載流密度小。而IGBT模塊綜合了以上兩種器件的優(yōu)點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)功率小而飽和壓降低。