[發明專利]一種風力機的智能快速剎車系統的控制方法

有效

• 申請號: 201811421234.8
• 申請日: 2018-11-27
• 公開（公告）號: CN109578205B
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 劉廷瑞;常林
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: F03D7/00
• 分類號: F03D7/00
• 代理公司: 北京科家知識產權代理事務所(普通合伙) 11427
• 代理人: 陳娟

本發明公開了一種風力機的智能快速剎車系統，由轉子罩、定子固連罩、旋轉軸密封圈、變阻尼液、彈簧、伸縮插片、電磁鐵、線圈、輔助板、輔助架、開關、電源、電氣箱組成。工作時伸縮插片由輔助板推出，在變阻尼液中運動，變阻尼液受到磁場作用剛度增加，進而增加轉子阻尼力，達到制動效果。其控制系統可實現對變阻尼液的無極驅動，實現剎車裝置快速精確剎車；MPC中參數取值方法及OPC技術的應用，保證了算法快速收斂、數據處理精度。智能控制流程為：由傳感器測量實時信號，產生偏移量后傳遞到PLC控制器；在PLC中實現MPC算法的結果輸出，以電壓信號作用于線圈，產生變化的磁場作用于磁流變液，實現剎車減速和制動。

技術領域

本發明涉及機械技術領域，尤其涉及一種通過磁流變阻尼液來增加轉動阻尼以達到制動效果的剎車減速裝置，以及基于一種偏移量控制的模型預測控制算法實現對該裝置快速、精確制動的風力機的智能快速剎車系統。

背景技術

能源問題是全世界面臨的重大發展和生存問題，在傳統能源日益消耗、環保問題日漸突出的今天，如何高效利用可清潔能源，特別是風能的高質量利用，是人們亟待解決的重大問題。傳統上我國風力機技術和部件主要靠外國技術引進，自主化程度很低，對于我國風電事業的發展極為不利，隨著經濟與科技的發展，我國必定要解決風力機技術的自主化率問題和產品質量問題。

風力機制動的目的在于限制葉輪和風速，在風力機的制動系統中，傳統上有氣動制動與機械制動兩種主要的制動方式，前者主要是在葉片內部內置液壓裝置，在需要制動時在液壓裝置的作用下使風力機葉片的葉尖中內置的小葉片彈出或甩出，達到制動效果，但是這種裝置安裝難度大，維護成本高，可靠性較低。后者主要是用盤式剎車，使剎車片與剎車盤作用，產生制動力矩，這種方法主要的問題是機械剎車在制動時產生很大的熱量，這也正是絕大多數風力機容易造成火險事故的原因。所以找到一種高效、簡易的制動裝置，并實現其快速、精確制動效果，成為風力機制動系統技術發展的難題之一。

發明內容

本發明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種風力機的智能快速剎車系統。實現制動的剎車減速裝置，可以安裝在葉片主軸與機艙上，較傳統方式而言安裝方式更為簡單；技術容易實現；裝置安全性較高，不會引發火險事故；同時本實發明專利實現了一種基于偏移量控制的模型預測控制(MPC)算法的快速、精確制動的控制系統方法。

本發明通過以下技術方案來實現上述目的：

本發明由轉子罩、定子固連罩、旋轉軸密封圈、變阻尼液、彈簧、伸縮插片、電磁鐵、線圈、輔助板、輔助架、開關、電源、熔斷器、電氣箱組成，所述轉子罩上面開螺紋孔，所述轉子罩與風力機主軸固定連接；所述轉子罩和定子罩連接時，使用旋轉軸密封圈進行密封，防止內部液體泄漏，所述轉子罩和定子罩連接的軸接凹槽內部填充變阻尼液。因變阻尼液與罩壁間存在粘性力，且由于罩壁內的擋板的設置，可以增加變阻尼液的剛度，從而減小變阻尼液的流動性，其運動和變形能力大大下降，伸縮插片在液體中運動就會遭受較大的阻尼力，達到制動效果；

所述定子固連罩為圓環形、中空，所述定子固連罩的罩體上面開螺紋孔，且與風力機機艙或機艙內的固定物通過螺栓固定連接，在定子固連罩的兩側開矩形孔，實現伸縮片的伸縮動作，所述矩形孔與伸縮片緊密接觸，并且在孔中安裝橡膠封圈以防液體泄漏。

所述變阻尼液選取磁流變液，所述磁流變液在磁場作用下剛度增加。所述伸縮片一段開有兩個孔，兩個孔分別于彈簧連接。

所述輔助架由兩根兩端固連在定子固連罩上的鐵棒組成，固連方式可為焊接，鐵棒中間開限位孔，限制輔助板的兩個極限位置。

所述輔助板由帶有限位板的軸與板體和板體底部鑲嵌的鐵塊組成，帶有限位板的軸上有兩個軸肩，軸兩端插入輔助架的限位孔，軸上的限位板與限位孔相互作用可以限制輔助板的兩個極限位置，軸與板體本身為一體，可由直接澆鑄生成。

所述開關、電源、熔斷器之間以導線連接，開關、電源、熔斷器放置在電氣箱中，開關可以設置為繼電器開關，由風力機主控系統控制。