[發(fā)明專利]小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)混合制動系統(tǒng)和制動方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110443294.1
• 申請日: 2011-12-26
• 公開（公告）號: CN102751814A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張捷挺;張琪;羅志明
• 申請（專利權(quán)）人: 珠海市潔源電器有限公司
• 主分類號: H02K7/102
• 分類號: H02K7/102;H02K11/00
• 代理公司: 廣東秉德律師事務(wù)所 44291
• 代理人: 閆有幸;楊煥軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的混合制動系統(tǒng)和制動方法。

背景技術(shù)

小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)多應(yīng)用于生活區(qū)域，必須避免由電機(jī)損壞、葉片折斷、塔架倒塌等潛在危險對人身造成危害。目前小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制動方式在不斷的研究和創(chuàng)新中，由于技術(shù)和成本的原因，市面上的大多數(shù)產(chǎn)品只考慮到在一般風(fēng)速情況下的制動，具有嚴(yán)重的安全隱患。

目前在小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)，針對小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制動方式主要分為以下幾類：(1)采用液壓式剎車制動器，采用液壓式剎車制動裝置存在以下不足：1.液壓剎車裝置占用空間，增大發(fā)電機(jī)長度，從而增加了機(jī)體載荷；2.液壓裝置增加了發(fā)電機(jī)制造成本；3.過度受熱后，部分制動液汽化，在管路中形成氣泡，嚴(yán)重影響液壓傳輸，使制動系效能降低，甚至完全失效。(2)采用常開式制動器，采用常開式制動器存在以下不足：1.驅(qū)動部件停止工作時，制動器不具有制動功能，無法滿足對于發(fā)電機(jī)必須滿足失效保護(hù)的要求；2.制動時需要施加外力方可，那么就需要消耗大量的外部能量，制動力矩越大，消耗的外部能量越多。(3)采用電阻制動，采用電阻制動存在以下不足：1.制動單元在工作時，電阻將大量發(fā)熱，散熱不良將會導(dǎo)致電機(jī)繞組發(fā)熱而損壞；2.運(yùn)行效率低，特別是在頻繁制動時將要消耗大量的能量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對目前小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)所采用的制動方式的不足，提供一種適合于小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的混合制動系統(tǒng)和制動方法。實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案如下：

一種小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)混合制動系統(tǒng)，其特征在于：包括風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)、常閉摩擦制動器、卸荷系統(tǒng)以及控制設(shè)備；所述常閉摩擦制動器安裝在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動軸上；所述卸荷系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)輸出端相連，用于產(chǎn)生制動的反電動勢；所述控制設(shè)備用于傳輸指令，分別與所述常閉摩擦制動器和卸荷系統(tǒng)相連。

所述常閉摩擦制動器的摩擦機(jī)構(gòu)的形式為外抱塊式、內(nèi)張?zhí)闶健交虮P式，其驅(qū)動方式為機(jī)械式、液壓式、氣壓式或電磁式驅(qū)動方式。

所述混合制動系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上還設(shè)置有電渦流緩速器。

一種基于上述混合制動系統(tǒng)的制動方法，其特征在于：設(shè)置一個風(fēng)速閥值，當(dāng)風(fēng)速低于該閥值制動時，由控制設(shè)備控制常閉摩擦制動器和卸荷系統(tǒng)使風(fēng)輪制止；當(dāng)風(fēng)速高于該閥值制動時，由控制設(shè)備控制常閉摩擦制動器和卸荷系統(tǒng)使風(fēng)輪轉(zhuǎn)速不超過一設(shè)定值。

本發(fā)明提供的混合制動系統(tǒng)，采用常閉制動器，不僅減小了系統(tǒng)自身損耗，還滿足了對電機(jī)失效保護(hù)的要求，整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單；同時采用混合制動的方法，保證了風(fēng)力發(fā)電機(jī)的安全制動，獲得良好的制動效果，安全可靠。另外此系統(tǒng)還具有手動停車功能、異常自動停車功能，比其它小型風(fēng)力機(jī)更加安全、可靠。

附圖說明

圖1為實施例提供的混合制動系統(tǒng)的原理框圖。

圖2為實施例提供的混合制動系統(tǒng)中風(fēng)輪氣動轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速關(guān)系圖。

圖3為實施例提供的混合制動系統(tǒng)中制動器摩擦制動力矩與轉(zhuǎn)速關(guān)系圖。

圖4為實施例提供的混合制動系統(tǒng)中卸荷系統(tǒng)制動力矩與轉(zhuǎn)速關(guān)系圖。

具體實施方式

如圖1所示，本實施例提供的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)混合制動系統(tǒng)，包括風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)、常閉摩擦制動器、卸荷系統(tǒng)以及控制設(shè)備。風(fēng)輪用于將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，發(fā)電機(jī)用于將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。常閉摩擦制動器是指基于常閉式制動原理，并采用摩擦式制動方式的制動器，常閉式制動原理是指驅(qū)動部件停止工作時具有制動功能；摩擦式制動方式指制動部件與運(yùn)動部件構(gòu)成摩擦副。卸荷系統(tǒng)是指通過短接發(fā)電機(jī)三相繞組，產(chǎn)生反電動勢進(jìn)行制動的系統(tǒng)。控制設(shè)備用于將常閉摩擦制動器、卸荷系統(tǒng)和地面控制端連接，傳輸控制中心的指令給常閉摩擦制動器和卸荷系統(tǒng)。

繼續(xù)參見圖1，常閉摩擦制動器安裝在發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動軸上；卸荷系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)輸出端相連，用于短接發(fā)電機(jī)三相繞組，產(chǎn)生反電動勢；控制設(shè)備用于傳輸指令，分別與常閉摩擦制動器和卸荷系統(tǒng)相連。本實施例中，常閉摩擦制動器的摩擦機(jī)構(gòu)的形式可以為外抱塊式、內(nèi)張?zhí)闶健交虮P式，其驅(qū)動方式為機(jī)械式、液壓式、氣壓式或電磁式驅(qū)動方式。

上述小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)混合制動系統(tǒng)的工作原理如下：整個風(fēng)機(jī)置于風(fēng)場之中，當(dāng)有風(fēng)吹來，風(fēng)推動風(fēng)輪轉(zhuǎn)動，從而帶動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動軸旋轉(zhuǎn)，同時產(chǎn)生一個力矩1。當(dāng)常閉摩擦制動器需要進(jìn)行摩擦制動動作時，會與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動軸發(fā)生摩擦，產(chǎn)生一個與力矩1相反方向的力矩3。當(dāng)卸荷系統(tǒng)需要進(jìn)行卸荷制動時，內(nèi)部開關(guān)打開，發(fā)電機(jī)三相繞組與卸荷系統(tǒng)的負(fù)載電阻短接，產(chǎn)生一個與力矩1相反方向的力矩2，達(dá)到制動目的。