一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)混合制動系統(tǒng)及制動方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)混合制動技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]能源、環(huán)境是當(dāng)今人類生存和發(fā)展所要解決的緊迫問題。風(fēng)力發(fā)電清潔無污染，施工周期短，投資靈活，占地面積小，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。國內(nèi)對風(fēng)電技術(shù)的研宄十分薄弱，對風(fēng)力發(fā)電技術(shù)和裝備的研宄開發(fā)日益成為科技領(lǐng)域和業(yè)界關(guān)注的熱點課題項目之一。風(fēng)力發(fā)電機(jī)一般是分散分布的，要求在控制上達(dá)到無人值守及遠(yuǎn)程監(jiān)控。剎車系統(tǒng)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)中的一個很重要的系統(tǒng)。其邏輯上其重要性應(yīng)該高于其他系統(tǒng)，這就要求剎車系統(tǒng)具有很高的安全性和可靠性，近年來也引起國內(nèi)外專家的高度重視，但相關(guān)成果卻很有限。
[0003]目前風(fēng)力發(fā)電機(jī)的剎車系統(tǒng)多采用機(jī)械式剎車或電磁式剎車，機(jī)械剎車裝置安裝在低速軸上時，需要較大剎車力矩，這就需要剎車閘的尺寸較大。機(jī)械剎車裝置安裝在高速軸上時，需要較小剎車力矩，這樣剎車閘的尺寸較小，但是齒輪箱所受扭矩就較大。電磁式剎車作為一種非接觸可調(diào)的、非摩擦式的剎車，剎車力矩大小與剎車轉(zhuǎn)速近似成正比例關(guān)系，在緊急剎車情況下這種剎車系統(tǒng)能提供較好的響應(yīng)速度，但不能真正達(dá)到制動效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的機(jī)械剎車裝置和方法不能兼顧剎車力矩和齒輪箱所受扭矩，導(dǎo)致剎車制動效果差的問題，提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)混合制動系統(tǒng)及制動方法。
[0005]一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)混合制動系統(tǒng)，包括測風(fēng)速單元、測風(fēng)向單元、主控制器、偏航控制單元、警報單元、厚度檢測單元、轉(zhuǎn)速檢測單元、轉(zhuǎn)盤、機(jī)械式剎車裝置1、機(jī)械剎車裝置II和電磁剎車裝置。
[0006]測風(fēng)速單元的風(fēng)速信號輸出端與主控制器的風(fēng)速信號輸入端相連，測風(fēng)速單元用于檢測風(fēng)速大小并將風(fēng)速傳遞至主控制器。測風(fēng)向單元的風(fēng)向信號輸出端與主控制器的風(fēng)向信號輸入端相連，測風(fēng)向單元用于檢測風(fēng)向并將風(fēng)向傳遞至主控制器。主控制器用于接收信號并對信號處理后輸出相應(yīng)的控制指令。偏航控制單元的偏航控制信號輸出端與轉(zhuǎn)盤的偏航控制信號輸入端相連，偏航控制單元的偏航控制信號輸入端與主控制器的偏航控制信號輸出端相連，偏航控制單元用于調(diào)整葉片與風(fēng)向之間的夾角即調(diào)整轉(zhuǎn)盤的朝向。厚度檢測單元的厚度檢測信號輸出端與主控制器的厚度檢測信號輸入端相連，厚度檢測單元用于檢測剎車片的厚度。轉(zhuǎn)速檢測單元的轉(zhuǎn)速信號輸入端與轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速信號輸出端相連，轉(zhuǎn)速檢測單元的轉(zhuǎn)速信號輸出端與主控制器的轉(zhuǎn)速信號輸入端相連，轉(zhuǎn)速檢測單元用于檢測轉(zhuǎn)盤的角速度大小。機(jī)械剎車裝置I用于對轉(zhuǎn)盤制動。機(jī)械剎車裝置II用于對轉(zhuǎn)盤進(jìn)行制動。電磁剎車裝置用于對轉(zhuǎn)盤進(jìn)行制動。
[0007]所述的主控制器將風(fēng)速劃分為三個風(fēng)速閥值即第一風(fēng)速閥值、第二風(fēng)速閥值和第三風(fēng)速閥值。測風(fēng)速單元測得風(fēng)速在第一風(fēng)速閥值及以下，主控制器不輸出控制指令。測風(fēng)速單元測得風(fēng)速在第一風(fēng)速閥值和第二風(fēng)速閥值之間，主控制器I通過偏航單元控制轉(zhuǎn)盤朝向，調(diào)整風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片與風(fēng)向垂直。測風(fēng)速單元測得風(fēng)速在第三風(fēng)速閥值及以上，主控制器通過偏航控制單元控制轉(zhuǎn)盤朝向，調(diào)整風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片與風(fēng)向平行，之后主控制器控制機(jī)械式剎車裝置1、機(jī)械剎車裝置II或電磁剎車裝置對轉(zhuǎn)盤進(jìn)行制動。
[0008]本發(fā)明的有益效果為:工作狀態(tài)穩(wěn)定，機(jī)械剎車裝置剎車力矩同比減小30%以上，齒輪箱所受扭矩同比減小25%至30%，本發(fā)明的剎車制動效果好，兼顧了剎車力矩和齒輪箱所受扭矩，控制精度高，可降低剎車軸一半的受力，延長剎車系統(tǒng)的使用壽命，達(dá)到對風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行緊急制動和安全制動的效果，而且可實時自我修正。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)混合制動系統(tǒng)及制動方法控制系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖；
[0010]圖2為本發(fā)明一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)混合制動系統(tǒng)及制動方法主控制器控制偏航控制單元的系統(tǒng)框圖；
【具體實施方式】
[0011]【具體實施方式】一、結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)混合制動系統(tǒng)，它包括測風(fēng)速單元3、測風(fēng)向單元2、主控制器1、偏航控制單元6、厚度檢測單元4、轉(zhuǎn)速檢測單元7、轉(zhuǎn)盤8、機(jī)械式剎車裝置I 9、機(jī)械剎車裝置II 10和電磁剎車裝置11 ;
[0012]轉(zhuǎn)盤8經(jīng)低速軸或高速軸帶動轉(zhuǎn)動；
[0013]所述機(jī)械剎車裝置I和機(jī)械剎車裝置II 10均為剎車片；
[0014]測風(fēng)速單元3的風(fēng)速信號輸出端與主控制器I的風(fēng)速信號輸入端相連，測風(fēng)速單元3用于檢測風(fēng)速大小并將風(fēng)速傳遞至主控制器I。
[0015]測風(fēng)向單元2的風(fēng)向信號輸出端與主控制器I的風(fēng)向信號輸入端相連，測風(fēng)向單元2用于檢測風(fēng)向并將風(fēng)向傳遞至主控制器I ;
[0016]厚度檢測單元4用于檢測剎車片的厚度，所述厚度檢測單元4的厚度檢測信號輸出端與主控制器I的厚度檢測信號輸入端相連；
[0017]偏航控制單元6的偏航控制信號輸出端與轉(zhuǎn)盤8的偏航控制信號輸入端相連，偏航控制單元6的偏航控制信號輸入端與主控制器I的偏航控制信號輸出端相連，偏航控制單元6用于調(diào)整葉片與風(fēng)向之間的夾角即對轉(zhuǎn)盤的朝向進(jìn)行調(diào)整。
[0018]轉(zhuǎn)速檢測單元7的轉(zhuǎn)速信號輸入端與轉(zhuǎn)盤8轉(zhuǎn)速信號輸出端相連，轉(zhuǎn)速檢測單元7的轉(zhuǎn)速信號輸出端與主控制器I的轉(zhuǎn)速信號輸入端相連，轉(zhuǎn)速檢測單元7用于檢測轉(zhuǎn)盤8的角速度大小。
[0019]機(jī)械剎車裝置I的剎車信號輸入端與主控制器I的第一個剎車信號輸出端相連，所述機(jī)械剎車裝置I安裝在轉(zhuǎn)盤8的低速軸上；
[0020]機(jī)械剎車裝置II 10的剎車信號輸入端端與主控制器I的第二個剎車信號輸出端相連，所述機(jī)械剎車裝置II 10安裝在轉(zhuǎn)盤8的高速軸上；
[0021]電磁剎車裝置11的剎車信號輸入端端與主控制器I的第三個剎車信號輸出端相連，所述電磁剎車裝置11也安裝在轉(zhuǎn)盤8的高速軸上；
[0022]【具體實施方式】二、本實施方式是對【具體實施方式】一所述的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)混合制動系統(tǒng)進(jìn)一步限定，在本實施方式中，它還包括警報單元5，所述警報單元5的開關(guān)量控制信號輸入端與主控制器I的開關(guān)量控制信號輸出端相連；
[0023]【具體實施方式】三、本實施方式是對【具體實施方式】一所述的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)混合制動系統(tǒng)進(jìn)一步限定，在本實施方式中，測風(fēng)速單元3內(nèi)的風(fēng)速感應(yīng)裝置為熱式風(fēng)速儀。熱式風(fēng)速儀內(nèi)的風(fēng)速探頭是一敏感部件，當(dāng)一恒定電流通過其加熱線圈時，其內(nèi)測量元件熱電偶產(chǎn)生相應(yīng)的熱電勢，并被傳送到測量指示系統(tǒng)，此熱電勢與電路中產(chǎn)生之基準(zhǔn)反電勢相互抵消，使輸出信號為零。若風(fēng)速探頭端部的熱敏感部件暴露于外部空氣流中時，由于進(jìn)行熱交換，此時將引起熱電偶熱電勢變化，并與基準(zhǔn)反電勢比較后產(chǎn)生微弱差值信號，此信號經(jīng)過主控制器I處理后得出風(fēng)速數(shù)值。
[0024]【具體實施方式】四、本實施方式是對【具體實施方式】一所述的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)混合制動系統(tǒng)進(jìn)一步限定，在本實施方式中，測風(fēng)向單元2為風(fēng)向標(biāo)，風(fēng)向標(biāo)安裝在風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)艙的尾部。
[0025]【具體實施方式】五、本實施方式是對【具體實施方式】一所述的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)混合制動系統(tǒng)進(jìn)一步限定，在本實施方式中，厚度檢測單元4采用非接觸式位移傳感器對剎車片厚度進(jìn)行檢測并實時輸出檢測信號至主控制器1，當(dāng)厚度達(dá)到主控制器I的設(shè)定值，主控制器I控制機(jī)械式剎車裝置I 9、機(jī)械剎車裝置II 10和電磁剎車裝置11對轉(zhuǎn)盤8進(jìn)行制動，同時警報單元5報警提示。轉(zhuǎn)盤8頻繁啟動，剎車片收到很大的磨損，而磨損會造成剎車效果逐漸降低，為了防止失效，在主控制器I內(nèi)設(shè)置有磨損最大限度值即剎車片最小厚度值，當(dāng)達(dá)到這個厚度時，轉(zhuǎn)盤8停轉(zhuǎn)，維修人員檢測到相關(guān)情況后更換剎車片。
[0026]【具體實施方式】六、結(jié)合圖2說明本實施方式，本實施方式是對【具體實施方式】一所述的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)混合制動系統(tǒng)進(jìn)一步限定，在本實施方式中，所述主控制器I包括單片機(jī)12和模糊神經(jīng)元控制器13，所述單片機(jī)(12)的模糊神經(jīng)元控制信號輸入端與模糊神經(jīng)元控制器(13)的控制信號輸出端連接。模糊控制器用于對接收到的信號進(jìn)行修正并將處理后的信號傳輸至單片機(jī)12，減小系統(tǒng)誤差。單片機(jī)12接收信號，當(dāng)信號達(dá)到設(shè)定值，單片機(jī)12輸出控制指令。
[0027]【具體實施方式】七、本實施方式是【具體實施方式】一所述的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)混合制動系統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)混合制動方法，它由以下步驟實現(xiàn):
[0028]步驟一、所述主控制器I將風(fēng)速預(yù)先分為三個風(fēng)速閥值即第一風(fēng)速閥值、第二風(fēng)速閥值和第三風(fēng)速閥值；所述第一風(fēng)速閥值小于第二風(fēng)速閥值，第二風(fēng)速閥值小于第三風(fēng)速閥值；
[0029]測風(fēng)向單元2實時將測得的風(fēng)向信號輸送給主控制器I ;
[0030]測風(fēng)速單元3測得風(fēng)速，得到風(fēng)速數(shù)據(jù)，測風(fēng)速單元3將風(fēng)速數(shù)據(jù)輸送給主控制器I ;
[0031]步驟二、主控制器I對測得的當(dāng)前風(fēng)速信號與三個風(fēng)速閥值進(jìn)行比較，如果測風(fēng)速單元3測得風(fēng)速不大于第一風(fēng)速閥值，主控制器I不輸出控制指令；在第一風(fēng)速閥值及以下，風(fēng)力小，風(fēng)力利用率低。風(fēng)力發(fā)電機(jī)不動作，避免了風(fēng)力發(fā)電機(jī)在低效率下工作，延長使用壽命。
[0032]如果測風(fēng)速單元3測得風(fēng)速數(shù)據(jù)在第一風(fēng)速閥值和第二風(fēng)速閥值之間，主控制器I控制結(jié)合風(fēng)向信號對偏航控制單元6發(fā)出控制指令，偏航控制單元6接收到控制指令后對控制指令進(jìn)行預(yù)判，預(yù)判后對轉(zhuǎn)盤8執(zhí)行控制指令，調(diào)整風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片與風(fēng)向垂直，葉片角度垂直與風(fēng)向垂直，能量利用率最高。
[0033]如果測風(fēng)速單元3測得風(fēng)速數(shù)據(jù)不小于第三風(fēng)速閥值，主控制器I控制結(jié)合風(fēng)向信號對偏航控制單元6發(fā)出控制指令，偏航控制單元6接收到控制指令后對控制指令進(jìn)行預(yù)判，預(yù)判后對轉(zhuǎn)