一种风力发电机的智能控制系统的制作方法

本发明涉及风电领域，尤其涉及一种风力发电机的智能控制系统。

背景技术：

风能利用是新能源开发的重要着力点，目前内蒙、新疆、西藏等部分高海拔省份越来越多的开始建设风力发电厂，现有的风力发电机尺寸巨大，风机之间的间隔距离很大，检修人员对风机进行故障检测往往需要在风机之间、风机内部频繁穿梭，一方面风机塔架内部空间巨大，不容发现识别故障位置，另一方面，如果进行夜间维护作业，风机之间都是空旷区域，需要大量设置照明灯，但提高了布线成本。

此外，传统的检修维护作业过程中，风机齿轮箱往往需要消耗检修人员大量精力，主要是由于齿轮箱对低速轴进行增速，齿轮箱在运转中,必然会有一定的功率损失,损失的功率将转换为热量,使齿轮箱的油温上升，若温度上升过高,会引起润滑油的性能变化,粘度降低、老化变质加快,换油周期变短，在负荷压力作用下,若润滑油膜遭到破坏而失去润滑作用,会导致齿轮啮合齿面或轴承表面损伤,最终造成设备事故，再加上齿轮箱往往设置在机舱部位，离地几十米，检修十分困难。

因此，若能构造一种自动控制故障灯光、照明灯光、齿轮箱自动冷却的风力发电机，将给风机的检修作业带来极大的福音。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种风力发电机的智能控制系统，以解决上述技术问题中的至少一个。

本发明提供了一种风力发电机的智能控制系统，包括：

风力发电机，

风机故障控制单元，其设置在所述风力发电机内部，

与所述风机故障控制单元电连接的风机灯光提示装置，以及，

风机齿轮箱冷却控制系统。

进一步的，

所述风机灯光提示装置包括：提示灯、声光传感器、电源和主控制芯片，其中，所述提示灯为led灯组，所述led灯组的第一部分设置在风机外部，第二部分设置在风机内部，所述led灯组的第一部分和第二部分均包括至少一个故障灯和至少一个照明灯，所述主控制芯片在声光传感器检测到风机内部有人经过时，点亮所述led灯组的第二部分中的至少一个照明灯。

进一步的，

所述风机灯光提示装置还包括红外感应单元，所述led灯组的第一部分中的至少一个照明灯和所述红外感应单元电连接，所述红外感应单元与所述主控制芯片电连接；

所述红外感应单元设置在所述风机的外部，用于感应进入led灯组的第一部分的照明范围内的移动体，所述主控制芯片根据红外感应单元的反馈，确定所述移动体位于的所述照明范围的区域。

进一步的，

所述风机灯光提示装置还包括照明灯的亮度控制单元，所述亮度控制单元与主控制芯片电连接，用于控制所述led灯组的第一部分和第二部分中的至少一个照明灯的亮度。

进一步的，

所述风机灯光提示装置还包括设置在风机外部的光线感应单元，所述光线感应单元与所述主控制芯片电连接，用于感应周围环境光的亮度，当所述周围环境光亮度达到启动值时，主控制芯片启动所述led灯组的第一部分的照明功能；当所述周围环境光的亮度低于启动值时，主控制芯片关闭所述led灯组的第一部分的照明功能。

进一步的，

所述电源为可充电电池，该可充电电池连接有充电电路，所述充电电路位于电源适配器与可充电电池之间，所述电源适配器提供输出电压，所述充电电路用于根据所述输出电压对所述充电电池进行充电。

进一步的，

所述充电电路包括电压检测单元、电流转换单元、数字可变电阻和微控制器，

所述检测单元用于检测所述电源适配器的输出电压；

所述电流转换单元用于根据所述输出电压对所述可充电电池提供充电电流，其中，所述输出电压随着所述充电电流的增大而减小，当所述输出电压处于最小临界值时，所述充电电流处于最大充电值；

所述微控制器用于根据所述输出电压调节所述充电电流；

所述数字可变电阻连接于所述电流转换单元和所述微控制器之间，当所述充电电路对所述可充电电池进行充电时，所述微控制器根据所述输出电压，调节所述数字可变电阻，以使所述输出电压处于所述最小临界值，此时所述充电电流以所述最大充电值对所述可充电电池持续充电。

进一步的，所述至少一个故障灯的数量为两个以上，每个故障灯为单一颜色的led。

进一步的，所述至少一个故障灯的数量为一个，该故障灯为可变颜色的led。

进一步的，

所述风机齿轮箱冷却控制系统包括：

齿轮箱冷却外壳、齿轮循环泵、冷却液发生器、齿轮驱动装置和主控制器；

其中，齿轮箱内部设有温度感应元件，齿轮箱冷却外壳内填充有冷却液，所述齿轮箱冷却外壳开设有至少一个进液口和至少一个出液口，所述进液口和出液口均与齿轮循环泵相连接；

所述齿轮循环泵连接有冷却液发生器，所述齿轮循环泵包括齿轮驱动装置，所述温度感应元件和所述齿轮驱动装置均与所述主控制器相连接，所述温度感应元件实时检测所述齿轮箱内部的温度信息，当齿轮箱内部温度处于第一温度范围时，所述主控制器通过所述齿轮驱动装置控制所述齿轮循环泵处于第一循环速率，当齿轮箱内部温度处于第二温度范围时，所述主控制器通过所述齿轮驱动装置控制所述齿轮循环泵处于第二循环速率；

所述齿轮驱动装置包括相连接的直流电机和变速装置，所述变速装置包括壳体、主轴、驱动轴、第一主动齿轮、第二主动齿轮、第一摩擦片组、第二摩擦片组、第一活塞组件、第二活塞组件以及液压控制装置；所述主轴和所述驱动轴通过轴承安装在所述壳体内，所述主轴与所述直流电机相连接，所述驱动轴与所述齿轮循环泵的齿轮相连接，所述驱动轴上设有第一从动齿轮和第二从动齿轮，所述第一从动齿轮与所述第一主动齿轮相啮合，所述第二从动齿轮与所述第二主动齿轮相啮合，且两个齿轮组的传动系数不同；所述第一主动齿轮和第二主动齿轮通过轴承套设在所述主轴上，所述第一活塞组件、第二活塞组件、第一摩擦片组、第二摩擦片组套设在所述主轴上并与所述主轴间隙配合，所述第一活塞组件与所述第一摩擦片组相连接，所述第二活塞组件与所述第二摩擦片组相连接，所述第一活塞组件、第二活塞组件均包括油腔、设置在油腔内的活塞和弹簧，所述油腔与所述液压控制装置的油路相连接，所述液压控制装置与所述主控制器相连接，所述活塞与所述弹簧相连接，所述第一摩擦片组和第二摩擦片组均包括外套、设置在外套内的固定片和活动片、与所述主轴相连接并随主轴从动的从动轴，所述第一摩擦片组的外套与所述第一主动齿轮相连接，所述第二摩擦片组的外套与所述第二主动齿轮相连接，所述固定片固定安装在所述从动轴上，所述活动片套设在所述从动轴上并与从动轴间隙配合，所述活动片与所述外套的内壁相啮合并可在所述内壁上滑动，所述固定片的表面上设有凹槽，所述活动片设有与所述凹槽相适配的齿；

当齿轮箱温度处于第一温度范围时，所述主控制器控制所述液压控制装置向所述第一活塞组件的油腔进油，通过油压推动所述第一活塞组件的活塞向所述第一摩擦片组的活动片运动，使第一摩擦片组的活动片与所述固定片啮合，从而使第一摩擦片组的外套和所述第一主动齿轮随所述主轴转动，通过所述第一主动齿轮带动所述第一从动齿轮和驱动轴转动；当齿轮箱温度处于第二温度范围时，所述主控制器控制所述液压控制装置向所述第二活塞组件的油腔进油，并将第一活塞组件的油腔回油，通过油压推动所述第二活塞组件的活塞向所述第二摩擦片组的活动片运动，使所述第二摩擦片组的活动片与所述固定片啮合，从而使第一摩擦片组的外套和所述第二主动齿随所述主轴转动，通过所述第二主动齿轮带动所述第二从动齿轮和驱动轴转动。

本发明的优点在于：

风机灯光提示装置，设置在风机内部和外部，通过不同颜色的led灯显示不同的风机故障，结构简单实用，提高风机故障的发现率；在不接外接电源情况下也点亮提示灯从而使人注意到风机的位置，同时，可以借用提示装置的灯光为路过的工作人员照明。同时，风机自带的齿轮箱冷却系统能够根据机舱齿轮箱内部温度自动对箱体进行冷却，冷却效果、冷却效率、节能效果相比于现有技术更佳。

附图说明：

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的风力发电机的智能控制系统的示意图；

图2为本发明实施例一所提供的风力发电机的智能控制系统中的风机灯光提示装置的第一内部结构示意图；

图3为本发明实施例一所提供的风力发电机的智能控制系统中的风机灯光提示装置的第二内部结构示意图；

图4为本发明实施例一所提供的风力发电机的智能控制系统中的风机灯光提示装置的充电电路结构示意图；

图5为本发明实施例一所提供的风力发电机的智能控制系统中的风机灯光提示装置中电源适配器的输出电压与充电电流曲线图；

图6为本发明实施例二提供的风力发电机的智能控制系统中齿轮箱冷却控制系统结构示意图；

图7为本发明实施例二提供的风力发电机的智能控制系统中齿轮箱冷却控制系统的变速装置的结构示意图。

具体实施方式：

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

参见图1、2，实施例一提供了一种用于风力发电机智能控制系统中的风机灯光提示装置，包括提示灯100、声光传感器300、电源400和主控制芯片600，优选的，还可以包括延时控制芯片200来延长提示灯的点亮时间。

设置在风力发电机内部的风机故障控制单元与所述风机灯光提示装置连接，风机故障控制单元用于检测风机的故障并控制风机灯光提示装置点亮对应的故障灯。所述提示灯100为led灯组，所述led灯组的第一部分设置在风机外部，第二部分设置在风机内部，所述led灯组的第一部分和第二部分均包括至少一个故障灯和至少一个照明灯，所述主控制芯片600在声光传感器300检测到风机内部有人经过时，点亮所述led灯组的第二部分中的至少一个照明灯。

本发明提供的风机灯光提示装置，设置在风机内部和外部，通过不同颜色的led灯显示不同的风机故障，或者只通过一个故障灯的颜色变换来提示风机故障，结构简单实用，提高风机故障的发现率。

优选地，设置在风机外部的第一部分的照明灯，每个照明灯具有不同的照明范围，优选的，还可以令故障灯作为照明灯使用，即在风机无故障状态下，第一部分的led灯110全部作为照明灯使用，用于为工作人员照明。

参见图3，优选地，还包括红外感应单元120，红外感应单元120与主控制芯片600连接；

红外感应单元120设置在风机外部，用于感应进入led灯110照明范围内的移动体，实时确定移动体位于的led灯110照明范围内的子范围。

优选地，还包括：亮度控制单元，亮度控制单元包括追踪单元131、增亮单元132和减亮单元133，亮度控制单元分别与led灯110和红外感应单元120连接；

追踪单元131用于实时控制led灯110的照明范围与子范围对应的led灯110的亮度；增亮单元132用于在led灯的基础亮度上增加与子范围对应的led灯110的亮度；减亮单元133用于在led灯110的基础亮度上降低与子范围不对应的led的亮度。

优选地，还包括：光线感应单元，光线感应单元与led灯110连接，设置在风机外部，当led灯110作为照明灯时，用于感应周围环境的光线，当周围环境的光线达到启动值时，启动led灯110的照明功能；当周围环境的光线达到关闭值时，关闭led灯110的照明功能。

基于上述外部led灯110的设置，如果发现工作人员进入照射范围内，则开启照射的led灯110，使光束照到工作人员周边，从而为工作人员照明。根据工作人员的行进，开启照射到其范围的led灯110，同时关闭不能照射到工作人员的led灯110。对于风场中无人的环境，风机上的led灯组根据环境的亮暗调整自身亮度，保证基本亮度即可，以节省能源。

优选地，电源400为可充电电池，还包括利用外接电源为可充电电池充电的充电电路500，充电电路500连接于电源适配器101与可充电电池之间，电源适配器101提供输出电压，充电电路500用于根据输出电压对可充电电池进行充电。

参见图4，优选地，充电电路500包括：

检测单元105，检测单元105与电源适配器101连接，检测单元105用于侦测输出电压；

电流转换单元104，电流转换单元104与电源适配器101连接，电流转换单元104用于根据输出电压对可充电电池提供充电电流，其中，输出电压随着充电电流的增大而减小，当输出电压处于最小临界值，充电电流处于最大充电值；

微控制器106，微控制器106分别与检测单元105和电流转换单元104连接，微控制器106用于根据输出电压调节充电电流；其中，充电电路500包含数字可变电阻107，数字可变电阻107连接于电流转换单元104和微控制器106之间，当充电电路500对可充电电池进行充电时，微控制器106根据检测单元105侦测到输出电压，调节数字可变电阻107，以使输出电压处于最小临界值，此时充电电流以最大充电值对可充电电池持续充电。

优选地，电流转换单元104具有输入端和充电端，输入端连接于电源适配器101，充电端连接于可充电电池。

优选地，可充电电池内具有负温度系数热敏电阻，电流转换单元104具有热敏输入端，热敏输入端连接于负温度系数热敏电阻。

优选地，电流转换单元104具有输出端，输出端连接外部终端，电流转换单元104可通过该输出端对外部终端供电。

其中，检测单元105只要能够对电压变化产生响应信号即可。电流转换单元104可为独立的充电集成芯片(ic，integratedcircuit)，该充电集成芯片为包含有大功率场效应管的线性充电器(linearcharger)，该线性充电器通过控制场效应管在线性区的通道大小，进而达到控制充电电流的目的。例如，该线性充电器为集成芯片bq24075。该线性充电器具有电流配置引脚，该数字可变电阻107连接于该电流配置引脚，则该微控制器106通过控制该数字可变电阻107，即可通过电流配置引脚，以使得该线性充电器调节该充电电流。结合图4所示的电源适配器101的输出电压与充电电流曲线图，当该充电电路500对该电源400进行充电时，该微控制器106根据该检测单元105侦测到的该输出电压，调节该数字可变电阻107，以使得该电流转换单元104提高该充电电流。当该充电电流升高时，该电源适配器101的输出电压随之降低，检测单元105侦测到变化后的输出电压，并传输给该微控制器106，该微控制器106根据该变化后的输出电压继续调节该数字可变电阻107，直至使得该电源适配器101的输出电压处于该最小临界值，此时，该充电电流以该最大充电值对该可充电电池持续充电。充电电路500可动态调节电源适配器101的充电电流，以最大功率对可充电电池进行充电。另外，在本发明的另一实施例中，该数字可变电阻107包括至少两个配置电阻，该微控制器106还包括开关电路，该微控制器106通过该开关电路选择不同的配置电阻。

优选地，电流转换单元104具有系统开关端，系统开关端用于接收控制输出端的信号，以选择性的对外部终端供电。

优选地，电流转换单元104具有电流配置端，电流配置端连接于数字可变电阻107。

本发明的上述技术方案通过不同颜色的led灯显示不同的风机故障，结构简单实用，提高风机故障的发现率；在不接外接电源情况下也点亮提示灯从而使人注意到风机的位置，同时，可以借用提示灯的灯光为路过的工作人员照明。

实施例二

在实施例一的基础上，本实施例还提供了一种用于风力发电机智能控制系统中的风机齿轮箱冷却控制系统，可以与实施例一配合使用或单独使用。

参见图6、7，风机齿轮箱冷却控制系统包括齿轮箱冷却外壳1、齿轮循环泵6、冷却液发生器7和主控制器；

其中，齿轮箱内部设有温度感应元件3，齿轮箱冷却外壳1内填充有冷却液，所述齿轮箱冷却外壳开设有至少一个进液口2和至少一个出液口4，所述进液口2和出液口4均与齿轮循环泵相连接；

所述齿轮循环泵6连接有冷却液发生器7，所述齿轮循环泵6包括齿轮驱动装置8，所述温度感应元件3和所述齿轮驱动装置8均与所述主控制器相连接，所述温度感应元件3实时检测所述齿轮箱内部的温度信息，当齿轮箱内部温度处于第一温度范围时，所述主控制器通过所述齿轮驱动装置8控制所述齿轮循环泵6处于第一循环速率，当齿轮箱内部温度处于第二温度范围时，所述主控制器通过所述齿轮驱动装置8控制所述齿轮循环泵6处于第二循环速率；

本实施例通过温度感应元件3实时检测齿轮箱内部的温度信息，主控制器根据该信息选取最优的冷却系统的冷却速率，避免了现有冷却系统无法根据齿轮箱的具体温度进行调整冷却输出而造成的能源浪费，通过冷却液进行冷却的效果也明显优于水冷效果，提高了冷却效率，而为了适应输出频率的变化，采用了循环齿轮泵6，能够良好的适应循环速度的变化，无论在高、低转速都能可靠地实现自吸。

发明人还发现，现有的调速机构例如变频电机的自带冷却装置是无法满足齿轮箱的工作环境的需求，容易造成变频电机的使用寿命和性能较差，因此申请人针对齿轮循环泵6设计了一种齿轮驱动装置8，该齿轮驱动装置8包括相连接的直流电机9和变速装置10，变速装置包括壳体11、主轴12、驱动轴13、第一主动齿轮14、第二主动齿轮15、第一摩擦片组16、第二摩擦片组17、第一活塞组件18、第二活塞组件19以及液压控制装置(未示出)等部件。

主轴12和驱动轴13通过轴承安装在壳体11内，主轴12与直流电机9相连接，驱动轴13与齿轮循环泵6的齿轮61相连接，驱动轴13上设有第一从动齿轮20和第二从动齿轮20，第一从动齿轮20与第一主动齿轮14相啮合，第二从动齿轮21与第二主动齿轮15相啮合，且两个齿轮组的传动系数不同，使得齿轮驱动装置具有两个可变换的档位，当然也可以根据具体需要设计多种档位。

第一主动齿轮14和第二主动齿轮15通过轴承套设在主轴12上，第一活塞组件18、第二活塞组件19、第一摩擦片组16、第二摩擦片组17套设在主轴12上并与主轴12间隙配合，第一活塞组件18与第一摩擦片组16相连接，第二活塞组件19与第二摩擦片组17相连接，第一活塞组件18、第二活塞组件19均包括油腔22、设置在油腔22内的活塞23和弹簧24，油腔22与液压控制装置的油路相连接，具体的，是在油腔设有与液压控制装置管路连接的进油孔221，液压控制装置与主控制器(例如,plc)相连接，通过主控制器输出指令控制所述液压控制装置对第一活塞组件18或第二活塞组件19进油或出油，活塞23与弹簧24相连接，第一摩擦片组16和第二摩擦片组17均包括外套25、设置在外套25内的固定片26和活动片27、与主轴12相连接并随主轴12从动的从动轴28，第一摩擦片组16的外套与第一主动齿轮14相连接，第二摩擦片组17的外套与第二主动齿轮15相连接，固定片26固定安装在从动轴28上，活动片27套设在从动轴28上并与从动轴28间隙配合，活动片27与外套25的内壁相啮合并可在内壁上滑动，固定片26的表面上设有凹槽，活动片27设有与凹槽相适配的齿。

上述变速结构的工作过程为：当齿轮箱温度处于第一温度范围时，主控制器控制液压控制装置向第一活塞组件的油腔进油，通过油压推动第一活塞组件的活塞向第一摩擦片组的活动片运动，使第一摩擦片组的活动片与固定片啮合，从而使第一摩擦片组的外套和第一主动齿轮随主轴转动，通过第一主动齿轮带动第一从动齿轮和驱动轴转动，而此时第二主动齿轮随着第二从动齿轮的转动而转动，不产生扭矩输出。

当齿轮箱温度处于第二温度范围时，主控制器控制液压控制装置向第二活塞组件的油腔进油，并将第一活塞组件的油腔回油，通过油压推动第二活塞组件的活塞向第二摩擦片组的活动片运动，使第二摩擦片组的活动片与固定片啮合，从而使第一摩擦片组的外套和第二主动齿随主轴转动，通过第二主动齿轮带动第二从动齿轮和驱动轴转动。

上述结构通过液压、摩擦片组以及齿轮控制变速，不仅控制精确，能够良好的适应工作环境，而且无需在调速时停止齿轮循环泵的齿轮转动，不产生冷却工作停止间隙，能够提供持续稳定的冷却循环输出。

另外，齿轮箱前期温度较低，随着工作时间的持续，后期温度较高。因此，将上述的第一循环速率设计为低于第二循环速率可以在对齿轮箱完成冷却的同时，进一步节约冷却装置所需的电能。具体的循环速率比可以通过具体实践摸索获得。

有利的，本实施例的冷却液为无水冷却液。无水冷却液能够避免对齿轮箱外壳带来腐蚀、水垢、气蚀等问题。

具体的，本实施例的温度感应元件3可以是温度传感器，主控制器可以是plc、单片机等控制电路中的一种，当然，本领域技术人员公知的其他可替换的上述功能元件也在本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。