专利名称：风力发电机系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及风力发电机技术，特别是风力发电机的刹车技术。
背景技术：
利用风力进行发电一直是人类梦想实现的技术。由于存在技术上的诸多问题，风力发电直到最近才逐步实现大规模应用。风力发电机并不是在任何风力下运行都可以的。风力发电机有额定转速(转速范围)的限制，如果风速过大，则发电机的发电效率会比较低。如果风速进一步提高，则会导致飞车等故障，使得风力发电机遭到破坏。因此，现代的风力发电机上会设置有刹车部件，以控制风力发电机在额定转速范围内运行。近些年来，极端天气出现的频率越来越高，北方的沙尘暴天气、南方的台风天气都给风力发电机的运行带来了潜在的威胁，风力发电机的刹车部件的重要性日益突出。风力发电机的刹车部件的类型主要包括手动刹车部件、短路刹车部件和机械式电磁制动器刹车部件。手动刹车部件主要应用于小型风力发电机，当风速过大时手动操作刹车，使得风力发电机停止转动。手动刹车部件需要人工参与，并不适合大规模的风力发电厂应用。短路刹车是通过将风力发电机内部线圈短路的方式使得该线圈产生电流，从而降低风力发电机的转速，进而达到刹车的目的。短路刹车的问题是在风速较大时，依靠短路电流产生的刹车力矩会被风力轻易克服，造成刹车不成功。另外，线圈短路时产生热量，如果刹车时间较长会造成风力发电机内部热量聚集，对风力发电机造成损害。机械式电磁制动器刹车部件利用电磁控制机械式刹车机构(例如刹车片)使得风力发电机停止转动。同样，在风力大时，机械式电磁制动器刹车部件产生的刹车力矩也容易被风力克服。综上所述，现有的风力发电机的刹车部件都存在了刹车力不足容易导致刹车失败的问题。
实用新型内容为了解决现有风力发电机的刹车部件容易刹车失败的问题，本实用新型提供了一种风力发电机系统。本实用新型的技术方案如下:风力发电机系统，包括控制器、短路刹车部件和机械式电磁制动器刹车部件；所述控制器分别与所述短路刹车部件和所述机械式电磁制动器刹车部件连接；所述控制器与所述风力发电机的发电电路连接；所述控制器判断风力发电机转速参数达到预定值后启动上述短路刹车部件和所述机械式电磁制动器刹车部件。优选的，所述控制器判断所述风力发电机转速参数是否达到预定值的方法包括如下任一所示方法:A、所述风力发电机产生的交流电的频率是否大于第一频率预定值；B、当相邻两次刹车的间隔时间小于第一时间预定值，且在临近第二次刹车的时间段内所述风力发电机产生的交流电的频率的均值大于第二频率预定值；C、当相邻两次刹车的间隔时间大于第二时间预定值，且在临近第二次刹车的时间段内所述风力发电机产生的交流电的频率的均值大于第三频率预定值；D、风力发电机产生的交流电的频率值的增加速度大于频率增速预定值。优选的，所述控制器启动所述短路刹车部件和所述机械式电磁制动器刹车部件后开始计时，当计时达到第三时间预定值后停止所述短路刹车部件。优选的，所述控制器计时达到第四时间预定值后停止所述机械式电磁制动器刹车部件。优选的，所述控制器计停止所述短路刹车部件后，检测所述风力发电机是否转动，如果检测到所述风力发电机在转动，则发出报警信息。优选的，所述控制器在方法B导致所述启动短路刹车部件和机械式电磁制动器刹车部件后，所述第四时间预定值为Tl;在方法C导致所述启动短路刹车部件和机械式电磁制动器刹车部件后，所述第四时间预定值为T2 ;则Tl小于T2。本实用新型的技术效果:本实用新型风力发电机系统中的控制器在判断出风力发电机达到启动刹车部件的条件下，启动短路刹车部件和机械式电磁制动器刹车部件。在两套刹车部件的作用下，刹车力度增加，风力发电机刹车失败的可能性降低，实现了本实用新型的目的。
图1为本实用新型风力发电机系统的一个结构原理图。图2为本实用新型风力发电机系统控制器的一个工作流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的技术方案进行详细说明。本实用新型风力发电机系统的关键是在于控制器判断出发电机的转速参数达到预定值后就启动短路刹车部件和机械式电磁制动器刹车部件。短路刹车部件和机械式电磁制动器刹车部件启动后同时作用于风力发电机的风车上，使得风力发电机刹车力量足够大，降低了刹车失败的可能性。当然启动短路刹车部件和机械式电磁制动器刹车部件可以是同时启动，也可以是有一定的先后次序启动。本实用新型中所述“风力发电机转速参数”是指能够反映风力发电机转速的各种参数，通过这些直接或间接反映风力发电机转速变化的参数判断外界风力的变化情况，以便适时启动刹车，对风力发电机系统进行保护。本实用新型中所述“风力发电机转速参数”可以是直接测量到的风力发电机的转动速率，也可以是发电机产生的电流、电压或功率的变化，这些参数均可以直接或间接反映风力发电机的转速变化，本领域技术人员可以将这些参数简单处理并应用到以下实例中。图1显示了本实用新型风力发电机系统的结构原理。本实用新型的风力发电机系统包括控制器、短路刹车部件和机械式电磁制动器刹车部件，所述控制器分别与所述短路刹车部件和所述机械式电磁制动器刹车部件连接，所述控制器与所述风力发电机的发电电路连接。图2中所述的连接属于电路连接，能够通过这些电路连接传递电信号。控制器处于中心控制地位，能够启动短路刹车部件和机械式电磁制动器刹车部件。控制器能够从风力发电机的发电电路获取风力发电机产生交流电的频率变化等风力发电机转速参数，从而推断出风力发电机的转速变化。图1中的控制器执行图2中所述流程，对风力发电机系统的刹车部件进行控制，以下结合图2对控制器的工作流程进行详细描述。图2中给出了本实用新型风力发电机系统控制器一个详细的流程图，其中对判断风力发电机转速参数达到预定值给出了更为复杂的判断方法。这种更为复杂的判断方法更符合实际应用情况。对图2中的各个步骤进行详细说明。第一步，检测风力发电机产生交流电的频率。风力发电机产生交流电的频率与风力发电机的转速密切相关，这一步骤的实质是在检测风力发电机的转速。第二步，是否满足方法A。为了图的简练，图2中这一步骤的描述采用了简要的描述方法。方法A是:所述风力发电机产生的交流电的频率是否大于第一频率预定值。即判断所述风力发电机的转速是否超过设定值。第一频率预定值是预先设定的一个值，根据实际应用环境的情况设定。如果风力发电机产生的交流电的频率大于第一频率预定值，则启动短路刹车部件和机械式电磁制动器刹车部件(第六步)，即驱使短路刹车部件和机械式电磁制动器刹车部件进行刹车动作，使所述风力发电机制动。当不满足方法A时，则继续进行第三步。第三步，是否满足方法B。同样为了图的简练，图2中这一步骤的描述采用了简要的描述方法。方法B是:当相邻两次刹车的间隔时间小于第一时间预定值，且在临近第二次刹车的时间段内所述风力发电机产生的交流电的频率的均值大于第二频率预定值。方法B中所说的两次刹车是指启动短路刹车部件和机械式电磁制动器刹车部件后达到一定条件，停止短路刹车部件和机械式电磁制动器刹车部件，即撤除所述风力发电机的制动力，从启动到撤除这一过程视为一次刹车。方法B中所指的交流电的频率的均值是指在临近第二次刹车的一个时间段内交流电频率的均值，具体的做法可以是在第二次刹车前获取所述交流电频率的若干滑动平均值，时间顺序上接近第二次刹车的滑动平均值作为上述与第二频率预定值比较的依据。方法B所限定的条件是在阵风情况下(相邻两次刹车的间隔时间小于第一时间预定值)，所述风力发电机的转速超过设定值，此时也应当启动刹车，即启动短路刹车部件和机械式电磁制动器刹车部件(第六步)。当不满足方法B时，则继续进行第四步。第四步，是否满足方法C。同样为了图的简练，图2中这一步骤的描述采用了简要的描述方法。方法C是:当相邻两次刹车的间隔时间大于第二时间预定值，且在临近第二次刹车的时间段内所述风力发电机产生的交流电的频率的均值大于第三频率预定值。方法C中所指的交流电的频率的均值是指在临近第二次刹车的一个时间段内交流电频率的均值，具体的做法可以是在第二次刹车前获取所述交流电频率的若干滑动平均值，时间顺序上接近第二次刹车的滑动平均值作为上述与第三频率预定值比较的依据。方法C所限定的条件是在连续大风情况下(相邻两次刹车的间隔时间大于第二时间预定值)，所述风力发电机的转速超过设定值，此时也应当启动刹车，即启动短路刹车部件和机械式电磁制动器刹车部件(第六步)。当不满足方法C时，则继续进行第五步。[0036]第五步，是否满足方法D。同样为了图的简练，图2中这一步骤的描述采用了简要的描述方法。方法D是:风力发电机产生的交流电的频率值的增加速度大于频率增速预定值。方法D所限定的条件是所述风力发电机的转速增加的加速度超过设定值，此时也应当启动刹车，即启动短路刹车部件和机械式电磁制动器刹车部件(第六步)。当不满足方法D时，则重新回到第一步执行。第二步到第五步中任意一个步骤或多个步骤的组合均可以视为前述“判断发电机的转速参数”是否“达到预定值”。这四个步骤对可能破坏风力发电机的风力情况进行了细分，并及时制动，降低了风力发电机的损害几率。第六步，启动短路刹车部件和机械式电磁制动器刹车部件。即对风力发电机进行制动。第七步，刹车计时是否达到第三时间预定值。在启动短路刹车部件和机械式电磁制动器刹车部件后就开始计时，如果未达到第三时间预定值(事先设定的一个值)，则继续计时，不采取其他行动。当刹车计时达到第三时间预定值，则执行第八步。第八步，停止短路刹车部件。当刹车计时达到第三时间预定值，停止短路刹车部件，即撤除短路刹车部件的制动作用，此时仅保持机械式电磁制动器刹车部件对风力发电机的制动。如前所述，长时间启动短路刹车部件容易造成风力发电机过热而产生损害。在短路刹车部件制动一定时间后，此时风力发电机已经制动，即使在强风下，机械式电磁制动器刹车部件产生的制动力仅需抵抗促使风力发电机发生转动的静力矩，这种情况下机械式电磁制动器刹车部件可以胜任，能够抵御速度在50米/秒以上的强风。第九步，检测风力发电机是否转动。检测风力发电机是否转动，也就是检测风力发电机是否制动成功。如果所述风力发电机没有转动，则继续进行第十一步。如果检测到所述风力发电机发生转动，则进行第十步。第十步，发出报警信息。如果检测到风力发电机有转动，此时判断刹车失败，发出报警信息，由系统或人工采取相应的措施。第十一步，刹车计时是否达到第四时间预定值。即继续计时，在计时达到第四时间
预定值后，进行第十二步。第十二步，停止机械式电磁制动器刹车部件。在计时达到第四时间预定值后，停止机械式电磁制动器刹车部件，此时完成一次刹车，回到第一步重新执行。值得注意的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并非因此限定本实用新型的专利保护范围，本实用新型还可以采用等同技术进行替换。故凡运用本实用新型的说明书及图示内容所作的等效变化，或直接或间接运用于其他相关技术领域均同理皆包含于本实用新型所涵盖的范围内。
权利要求1.风力发电机系统，其特征在于:包括控制器、短路刹车部件和机械式电磁制动器刹车部件；所述控制器分别与所述短路刹车部件和所述机械式电磁制动器刹车部件连接；所述控制器与所述风力发电机的发电电路连接； 所述控制器判断风力发电机转速参数达到预定值后启动上述短路刹车部件和所述机械式电磁制动器刹车部件。
2.根据权利要求1所述风力发电机系统，其特征在于:所述控制器启动所述短路刹车部件和所述机械式电磁制动器刹车部件后开始计时，当计时达到第三时间预定值后停止所述短路刹车部件。
3.根据权利要求2所述风力发电机系统，其特征在于:所述控制器计时达到第四时间预定值后停止所述机械式电磁制动器刹车部件。
4.根据权利要求2或3所述风力发电机系统，其特征在于:所述控制器计停止所述短路刹车部件后，检测所述风力发电机是否转动，如果检测到所述风力发电机在转动，则发出报警信息。
专利摘要本实用新型提供了一种风力发电机系统，包括控制器、短路刹车部件和机械式电磁制动器刹车部件；所述控制器分别与所述短路刹车部件和所述机械式电磁制动器刹车部件连接；所述控制器与所述风力发电机的发电电路连接；所述控制器判断风力发电机转速参数达到预定值后启动上述短路刹车部件和所述机械式电磁制动器刹车部件。本实用新型能够提高风力发电机的刹车成功率，降低刹车对风力发电机的损害，可广泛应用于小型风力发电机上。
文档编号F03D7/00GK202946311SQ20122053649
公开日2013年5月22日 申请日期2012年10月19日 优先权日2012年10月19日
发明者范劲钟, 寻民忠 申请人:中科恒源科技股份有限公司