一种风力发电机电磁刹车装置

摘要

本发明公开了一种风力发电机电磁刹车装置，风速仪对环境风速进行监测，风机转速测试仪对风机风叶转速进行监测，风速仪与控制器连接，风机转速测试仪与控制器连接，控制器通过卸荷开关与风机线圈连接，控制器通过刹车开关与风机线圈连接，控制器通过负载开关与用户负载连接，其优点在于控制器对风速仪测得的环境风速进行判断，当风速超过安全值时，控制器在切断负载开关的同时，会输出一个分级递增双窄脉冲对卸荷开关进行间断性的闭合，使风机发电机的转速下降，当风机转速测试仪检测到的风叶转速降到安全值时，控制器再次输出一个分级递增双窄脉冲对刹车开关进行间断性的闭合，刹车开关的启动，将风机风叶转速逐渐降低直至完全停止转动。

权利要求

1.一种风力发电机电磁刹车装置，其特征在于包括控制器、风速仪、风机转速测试仪、卸荷开关和刹车开关，风速仪对环境风速进行监测，所述的风机转速测试仪对风机风叶转速进行监测，所述的风速仪与控制器连接，所述的风机转速测试仪与控制器连接，所述的控制器通过所述的卸荷开关与风机线圈连接，所述的控制器通过所述的刹车开关与风机线圈连接，所述的控制器通过负载开关与用户负载连接；所述的控制器包括型号为LPC2132FBD64的ARM处理器；所述的负载开关包括第一MOS管，卸荷开关包括第二MOS管和第一电阻，所述的刹车开关包括第三MOS管，ARM处理器的第一控制端与第一MOS管的栅极连接，第一MOS管的漏极与用户负载的一端连接，第一MOS管的源极与风机线圈的B端连接，用户负载的另一端与风机线圈的A端连接，ARM处理器的第二控制端与第二MOS管的栅极连接，第二MOS管的漏极与第一电阻一端连接，第一电阻另一端与风机线圈的A端连接，第二MOS管的源极与风机线圈的B端连接，ARM处理器的第三控制端与第三MOS管的栅极连接，第三MOS管的源极与风机线圈的A端连接，第三MOS管的漏极与风机线圈的B端连接。

2.根据权利要求1所述的风力发电机电磁刹车装置，其特征在于远程控制系统与所述的控制器连接。

说明书

一种风力发电机电磁刹车装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种风力发电机，尤其是涉及一种风力发电机电磁刹车装置。

背景技术

[0002] 随着国际国内对于可再生绿色能源的不断需求，国内风电行业特别是中小型风电行业发展的越来越快，人们对于中小型风力发电机组的硬件控制技术要求越来越高。 [0003] 风力发电机在发电运行时，如果进行临时检修或遇到突发的自然状况如过高的风速时，需要对风力发电机进行制动以使风力发电机叶片停止转动。现有的中小型风力发电机，当遇到不可预料的大股强风时，风速仪检测到风速超过安全风速时，风力发电机会立即启动刹车。但是，在这个刹车过程中，往往因为刹车速度过快，刹车的机械部分将风机轮毂立即制动；而风叶部分往往会因为巨大的惯性继续转动，这会导致叶片折断。

[0004] 为此，迫切需要解决因风速过大，在风力发电机的叶片过速转动的过程时，突然刹车而导致风力发电机叶片折断的问题。

发明内容

[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种避免叶片因风速过大而被折断的风力发电机电磁刹车装置。

[0006] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种风力发电机电磁刹车装置，其特征在于包括控制器、风速仪、风机转速测试仪、卸荷开关和刹车开关，风速仪对环境风速进行监测，所述的风机转速测试仪对风机风叶转速进行监测，所述的风速仪与控制器连接，所述的风机转速测试仪与控制器连接，所述的控制器通过所述的卸荷开关与风机线圈连接，所述的控制器通过所述的刹车开关与风机线圈连接，所述的控制器通过负载开关与用户负载连接。

[0007] 远程控制系统与所述的控制器连接。

[0008] 所述的控制器包括以ARM芯片LPC2132FBD64为主的微处理器。

[0009] 所述的负载开关包括第一MOS管，卸荷开关包括第二MOS管和第一电阻，所述的刹车开关包括第三MOS管，ARM处理器的第一控制端与第一MOS管的栅极连接，第一MOS管的漏极与用户负载的一端连接，第一MOS管的源极与风机线圈的B端连接，用户负载的另一端与风机线圈的A端连接，ARM处理器的第二控制端与第二MOS管的栅极连接，第二MOS管的漏极与第一电阻一端连接，第一电阻另一端与风机线圈的A端连接，第二MOS管的源极与风机线圈的B端连接，ARM处理器的第三控制端与第三MOS管的栅极连接，第三MOS管的源极与风机线圈的A端连接，第三MOS管的漏极与风机线圈的B端连接。

[0010] 与现有技术相比，本发明的优点在于控制器对风速仪测得的环境风速进行判断，当风速超过安全值时，控制器会输出一个分级递增双窄脉冲（脉冲信号占空比按照1%、1.5%、2%......90%逐级递增）对卸荷开关进行间断性的闭合，一方面保护了负载用户，另一方面使风机发电机的转速下降，当风机转速测试仪检测到的风叶转速降到安全值时，控制器再次输出一个分级递增双窄脉冲对刹车开关进行间断性的闭合，刹车开关的启动，将风机风叶转速逐渐降低直至完全停止转动。

[0011] 在风机内部，风机轮毂与风机的转子相连，当有风时，风力吹动叶片，使风机轮毂带动风机内部发电机转子运动，进行发电。当进行脉冲刹车时，卸荷开关闭合，风机线圈通电，产生了与发电机定子磁场方向相反的新磁场，阻碍转子运动，对轮毂产生一个制动力，从而减缓风机叶片的转动，达到刹车的目的。

[0012] 本发明采用分级递增双窄脉冲方式控制刹车开关，利用逐渐增加占空比的方式，分级闭合，逐渐增加刹车开关闭合的时长，可以使风机逐渐降低速度，最终当占空比达到90%后，风机速度已经很低了，最终当占空比达到100%时，风机会彻底制动，刹车成功。

[0013] 在刹车的过程中，采用分级递增双窄脉冲方式控制开关闭合，使刹车持续一段时间，然后放开，反复进行，可以给叶片一个缓冲的时间，不至于由于刹车过快而使叶片折断。

附图说明

[0014] 图1为本发明的结构框图；

[0015] 图2为本发明的局部电路图；

[0016] 图3为本发明的风力发电机刹车工作原理示意图。

具体实施方式

[0017] 以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

[0018] 一种风力发电机电磁刹车装置，包括控制器1、风速仪2、风机转速测试仪3、卸荷开关4和刹车开关5，风速仪2对环境风速进行监测，风机转速测试仪3对风机风叶转速进行监测，风速仪2与控制器1连接，风机转速测试仪3与控制器1连接，控制器1通过卸荷开关4与风机线圈T1连接，控制器1通过刹车开关5与风机线圈T1连接，控制器1通过负载开关6与用户负载7连接。

[0019] 远程控制系统8与控制器1连接。

[0020] 控制器1包括型号为LPC2132FBD64的ARM处理器。

[0021] 负载开关6包括第一MOS管Q1，卸荷开关4包括第二MOS管Q2和第一电阻R1，刹车开关5包括第三MOS管Q3，ARM处理器的第一控制端PL1与第一MOS管Q1的栅极连接，第一MOS管Q1的漏极与用户负载7的一端连接，第一MOS管Q1的源极与风机线圈T1的B端连接，用户负载7的另一端与风机线圈T1的A端连接，ARM处理器的第二控制端PL2与第二MOS管Q2的栅极连接，第二MOS管Q2的漏极与第一电阻R1一端连接，第一电阻R1另一端与风机线圈T1的A端连接，第二MOS管Q2的源极与风机线圈T1的B端连接，ARM处理器的第三控制端PL1与第三MOS管Q3的栅极连接，第三MOS管Q3的源极与风机线圈T1的A端连接，第三MOS管Q3的漏极与风机线圈T1的B端连接。

[0022] 电路原理：如图2所示，首先，控制器1输出PL1信号，对Q1进行关断，同时PL2 双窄脉冲对Q2进行间断性的闭合和断开，启动卸荷开关4，通过逐级递增双窄脉冲进行电荷卸载，可以使风力发电机的发电通过卸荷开关4，拉低供电电压一方面保护了负载用户，另一方面可以使风力发电机逐渐降低风速。

[0023] 其次，启动卸荷开关4后，控制器1会根据风机转速测试仪3采样所得的数据判断风机转速是否降低到刹车允许的范围内。当风机转速到达指定范围内时，控制器会输出另一路双窄脉冲PL3,PL3脉冲信号通过第三MOS管Q3对刹车开关进行间断性的闭合和断开。

[0024] 最后，当PL3脉冲信号使场效应管闭合时，从电路图中可以看出，刹车开关5闭合后与风机形成了一个闭合的回路，此时风机发电仅供自己消耗。根据电磁刹车理论，当开关闭合时，风机线圈通过电流，产生磁场，并且新产生磁场方向与风机发电机磁场方向相反。如图3所示，正常情况下，风机转子顺时针旋转，当进行电磁刹车时，通电线圈产生的磁场与原磁场方向相反阻碍转子的运动，因此产生了制动力，即风机转子受到的洛伦兹力与旋转方向相反，阻碍风机转动，从而逐渐降低风机转速，达到最终刹车的目的。