專利名稱：風力發(fā)電機剎車方法及風力發(fā)電機系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及風力發(fā)電機的剎車技術及風力發(fā)電機系統(tǒng)。
背景技術：
利用風力進行發(fā)電一直是人類夢想實現的技術。由于存在技術上的諸多問題，風力發(fā)電直到最近才逐步實現大規(guī)模應用。風力發(fā)電機并不是在任何風力下運行都可以的。風力發(fā)電機有額定轉速(轉速范圍)的限制，如果風速過大，則發(fā)電機的發(fā)電效率會比較低。如果風速進一步提高，則會導致飛車等故障，使得風力發(fā)電機遭到破壞。因此，現代的風力發(fā)電機上會設置有剎車部件，以控制風力發(fā)電機在額定轉速范圍內運行。近些年來，極端天氣出現的頻率越來越高，北方的沙塵暴天氣、南方的臺風天氣都給風力發(fā)電機的運行帶來了潛在的威脅，風力發(fā)電機的剎車部件的重要性日益突出。風力發(fā)電機的剎車部件的類型主要包括手動剎車部件、短路剎車部件和機械式電磁制動器剎車部件。手動剎車部件主要應用于小型風力發(fā)電機，當風速過大時手動操作剎車，使得風力發(fā)電機停止轉動。手動剎車部件需要人工參與，并不適合大規(guī)模的風力發(fā)電廠應用。短路剎車是通過將風力發(fā)電機內部線圈短路的方式使得該線圈產生電流，從而降低風力發(fā)電機的轉速，進而達到剎車的目的。短路剎車的問題是在風速較大時，依靠短路電·流產生的剎車力矩會被風力輕易克服，造成剎車不成功。另外，線圈短路時產生熱量，如果剎車時間較長會造成風力發(fā)電機內部熱量聚集，對風力發(fā)電機造成損害。機械式電磁制動器剎車部件利用電磁控制機械式剎車機構(例如剎車片)使得風力發(fā)電機停止轉動。同樣，在風力大時，機械式電磁制動器剎車部件產生的剎車力矩也容易被風力克服。綜上所述，現有的風力發(fā)電機的剎車部件都存在了剎車力不足容易導致剎車失敗的問題。

發(fā)明內容
為了解決現有風力發(fā)電機的剎車部件容易剎車失敗的問題，本發(fā)明提供了一種風力發(fā)電機剎車方法及風力發(fā)電機。本發(fā)明的技術方案如下風力發(fā)電機剎車方法，包括如下步驟當判斷風力發(fā)電機轉速參數達到預定值后啟動短路剎車部件和機械式電磁制動器剎車部件。優(yōu)選的，判斷所述風力發(fā)電機轉速參數是否達到預定值的方法包括如下任一所示方法A、所述風力發(fā)電機產生的交流電的頻率是否大于第一頻率預定值；B、當相鄰兩次剎車的間隔時間小于第一時間預定值，且在臨近第二次剎車的時間段內所述風力發(fā)電機產生的交流電的頻率的均值大于第二頻率預定值；C、當相鄰兩次剎車的間隔時間大于第二時間預定值，且在臨近第二次剎車的時間段內所述風力發(fā)電機產生的交流電的頻率的均值大于第三頻率預定值；D、風力發(fā)電機產生的交流電的頻率值的增加速度大于頻率增速預定值。優(yōu)選的，啟動所述短路剎車部件和所述機械式電磁制動器剎車部件后開始計時，當計時達到第三時間預定值后停止所述短路剎車部件。優(yōu)選的，當計時達到第四時間預定值后停止所述機械式電磁制動器剎車部件。優(yōu)選的，當停止所述短路剎車部件后，檢測所述風力發(fā)電機是否轉動，如果檢測到所述風力發(fā)電機在轉動，則發(fā)出報警信息。優(yōu)選的，在方法B導致所述啟動短路剎車部件和機械式電磁制動器剎車部件后， 所述第四時間預定值為Tl;在方法C導致所述啟動短路剎車部件和機械式電磁制動器剎車部件后，所述第四時間預定值為T2 ；mn小于T2。風力發(fā)電機系統(tǒng)，包括控制器、短路剎車部件和機械式電磁制動器剎車部件；所述控制器分別與所述短路剎車部件和所述機械式電磁制動器剎車部件連接；所述控制器與所述風力發(fā)電機的發(fā)電電路連接；所述控制器判斷風力發(fā)電機轉速參數達到預定值后啟動上述短路剎車部件和所述機械式電磁制動器剎車部件。優(yōu)選的，所述控制器判斷所述風力發(fā)電機轉速參數是否達到預定值的方法包括如下任一所示方法A、所述風力發(fā)電機產生的交流電的頻率是否大于第一頻率預定值；B、當相鄰兩次剎車的間隔時間小于第一時間預定值，且在臨近第二次剎車的時間段內所述風力發(fā)電機產生的交流電的頻率的均值大于第二頻率預定值；C、當相鄰兩次剎車的間隔時間大于第二時間預定值，且在臨近第二次剎車的時間段內所述風力發(fā)電機產生的交流電的頻率的均值大于第三頻率預定值；D、風力發(fā)電機產生的交流電的頻率值的增加速度大于頻率增速預定值。優(yōu)選的，所述控制器啟動所述短路剎車部件和所述機械式電磁制動器剎車部件后開始計時，當計時達到第三時間預定值后停止所述短路剎車部件。優(yōu)選的，當計時達到第四時間預定值后停止所述機械式電磁制動器剎車部件。本發(fā)明的技術效果本發(fā)明在判斷出風力發(fā)電機達到啟動剎車部件的條件下，啟動短路剎車部件和機械式電磁制動器剎車部件。在兩套剎車部件的作用下，剎車力度增加，風力發(fā)電機剎車失敗的可能性降低，實現了本發(fā)明的目的。


圖I為本發(fā)明風力發(fā)電機剎車方法的一個流程圖。圖2為本發(fā)明風力發(fā)電機系統(tǒng)的一個結構原理圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發(fā)明的技術方案進行詳細說明。
本發(fā)明風力發(fā)電機剎車方法的關鍵是在于判斷發(fā)電機的轉速參數達到預定值后就啟動短路剎車部件和機械式電磁制動器剎車部件。短路剎車部件和機械式電磁制動器剎車部件啟動后同時作用于風力發(fā)電機的風車上，使得風力發(fā)電機剎車力量足夠大，降低了剎車失敗的可能性。當然啟動短路剎車部件和機械式電磁制動器剎車部件可以是同時啟動，也可以是有一定的先后次序啟動。本發(fā)明中所述“風力發(fā)電機轉速參數”是指能夠反映風力發(fā)電機轉速的各種參數，通過這些直接或間接反映風力發(fā)電機轉速變化的參數判斷外界風力的變化情況，以便適時啟動剎車，對風力發(fā)電機系統(tǒng)進行保護。本發(fā)明中所述“風力發(fā)電機轉速參數”可以是直接測量到的風力發(fā)電機的轉動速率，也可以是發(fā)電機產生的電流、電壓或功率的變化，這些參數均可以直接或間接反映風力發(fā)電機的轉速變化，本領域技術人員可以將這些參數簡單處理并應用到以下實例中。圖I中給出了本發(fā)明風力發(fā)電機剎車方法一個更詳細的流程圖，其中對判斷風力發(fā)電機轉速參數達到預定值給出了更為復雜的判斷方法。這種更為復雜的判斷方法更符合實際應用情況。對圖I中的各個步驟進行詳細說明。 第一步，檢測風力發(fā)電機產生交流電的頻率。風力發(fā)電機產生交流電的頻率與風力發(fā)電機的轉速密切相關，這一步驟的實質是在檢測風力發(fā)電機的轉速。第二步，是否滿足方法A。為了圖的簡練，圖I中這一步驟的描述采用了簡要的描述方法。方法A是所述風力發(fā)電機產生的交流電的頻率是否大于第一頻率預定值。即判斷所述風力發(fā)電機的轉速是否超過設定值。第一頻率預定值是預先設定的一個值，根據實際應用環(huán)境的情況設定。如果風力發(fā)電機產生的交流電的頻率大于第一頻率預定值，則啟動短路剎車部件和機械式電磁制動器剎車部件(第六步)，即驅使短路剎車部件和機械式電磁制動器剎車部件進行剎車動作，使所述風力發(fā)電機制動。當不滿足方法A時，則繼續(xù)進行第三步。第三步，是否滿足方法B。同樣為了圖的簡練，圖I中這一步驟的描述采用了簡要的描述方法。方法B是當相鄰兩次剎車的間隔時間小于第一時間預定值，且在臨近第二次剎車的時間段內所述風力發(fā)電機產生的交流電的頻率的均值大于第二頻率預定值。方法B中所說的兩次剎車是指啟動短路剎車部件和機械式電磁制動器剎車部件后達到一定條件，停止短路剎車部件和機械式電磁制動器剎車部件，即撤除所述風力發(fā)電機的制動力，從啟動到撤除這一過程視為一次剎車。方法B中所指的交流電的頻率的均值是指在臨近第二次剎車的一個時間段內交流電頻率的均值，具體的做法可以是在第二次剎車前獲取所述交流電頻率的若干滑動平均值，時間順序上接近第二次剎車的滑動平均值作為上述與第二頻率預定值比較的依據。方法B所限定的條件是在陣風情況下(相鄰兩次剎車的間隔時間小于第一時間預定值)，所述風力發(fā)電機的轉速超過設定值，此時也應當啟動剎車，即啟動短路剎車部件和機械式電磁制動器剎車部件(第六步)。當不滿足方法B時，則繼續(xù)進行第四步。第四步，是否滿足方法C。同樣為了圖的簡練，圖I中這一步驟的描述采用了簡要的描述方法。方法C是當相鄰兩次剎車的間隔時間大于第二時間預定值，且在臨近第二次剎車的時間段內所述風力發(fā)電機產生的交流電的頻率的均值大于第三頻率預定值。方法C中所指的交流電的頻率的均值是指在臨近第二次剎車的一個時間段內交流電頻率的均值，具體的做法可以是在第二次剎車前獲取所述交流電頻率的若干滑動平均值，時間順序上接近第二次剎車的滑動平均值作為上述與第三頻率預定值比較的依據。方法C所限定的條件是在連續(xù)大風情況下(相鄰兩次剎車的間隔時間大于第二時間預定值)，所述風力發(fā)電機的轉速超過設定值，此時也應當啟動剎車，即啟動短路剎車部件和機械式電磁制動器剎車部件(第六步)。當不滿足方法C時，則繼續(xù)進行第五步。第五步，是否滿足方法D。同樣為了圖的簡練，圖I中這一步驟的描述采用了簡要的描述方法。方法D是風力發(fā)電機產生的交流電的頻率值的增加速度大于頻率增速預定值。方法D所限定的條件是所述風力發(fā)電機的轉速增加的加速度超過設定值，此時也應當啟動剎車，即啟動短路剎車部件和機械式電磁制動器剎車部件(第六步)。當不滿足方法D時，則重新回到第一步執(zhí)行。第二步到第五步中任意一個步驟或多個步驟的組合均可以視為前述“判斷發(fā)電機 的轉速參數”是否“達到預定值”。這四個步驟對可能破壞風力發(fā)電機的風力情況進行了細分，并及時制動，降低了風力發(fā)電機的損害幾率。第六步，啟動短路剎車部件和機械式電磁制動器剎車部件。即對風力發(fā)電機進行制動。第七步，剎車計時是否達到第三時間預定值。在啟動短路剎車部件和機械式電磁制動器剎車部件后就開始計時，如果未達到第三時間預定值(事先設定的一個值)，則繼續(xù)計時，不采取其他行動。當剎車計時達到第三時間預定值，則執(zhí)行第八步。第八步，停止短路剎車部件。當剎車計時達到第三時間預定值，停止短路剎車部件，即撤除短路剎車部件的制動作用，此時僅保持機械式電磁制動器剎車部件對風力發(fā)電機的制動。如前所述，長時間啟動短路剎車部件容易造成風力發(fā)電機過熱而產生損害。在短路剎車部件制動一定時間后，此時風力發(fā)電機已經制動，即使在強風下，機械式電磁制動器剎車部件產生的制動力僅需抵抗促使風力發(fā)電機發(fā)生轉動的靜力矩，這種情況下機械式電磁制動器剎車部件可以勝任，能夠抵御速度在50米/秒以上的強風。第九步，檢測風力發(fā)電機是否轉動。檢測風力發(fā)電機是否轉動，也就是檢測風力發(fā)電機是否制動成功。如果所述風力發(fā)電機沒有轉動，則繼續(xù)進行第十一步。如果檢測到所述風力發(fā)電機發(fā)生轉動，則進行第十步。第十步，發(fā)出報警信息。如果檢測到風力發(fā)電機有轉動，此時判斷剎車失敗，發(fā)出報警信息，由系統(tǒng)或人工采取相應的措施。第十一步，剎車計時是否達到第四時間預定值。即繼續(xù)計時，在計時達到第四時間
預定值后，進行第十二步。第十二步，停止機械式電磁制動器剎車部件。在計時達到第四時間預定值后，停止機械式電磁制動器剎車部件，此時完成一次剎車，回到第一步重新執(zhí)行。圖2顯示了本發(fā)明風力發(fā)電機系統(tǒng)的原理。本發(fā)明的風力發(fā)電機系統(tǒng)包括控制器、短路剎車部件和機械式電磁制動器剎車部件，所述控制器分別與所述短路剎車部件和所述機械式電磁制動器剎車部件連接，所述控制器與所述風力發(fā)電機的發(fā)電電路連接。圖2中所述的連接屬于電路連接，能夠通過這些電路連接傳遞電信號?？刂破魈幱谥行目刂频匚唬軌騿佣搪穭x車部件和機械式電磁制動器剎車部件?？刂破髂軌驈娘L力發(fā)電機的發(fā)電電路獲取風力發(fā)電機產生交流電的頻率變化等信息，從而推斷出風力發(fā)電機的轉速變化。圖2中的控制器執(zhí)行圖I中所述第一至第十二步驟，對風力發(fā)電機系統(tǒng)的剎車部件進行控制，實現本發(fā)明風力發(fā)電機剎車方法。對具體的步驟不再重復。值得注意的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非因此限定本發(fā)明的專利 保護范圍，本發(fā)明還可以采用等同技術進行替換。故凡運用本發(fā)明的說明書及圖示內容所作的等效變化，或直接或間接運用于其他相關技術領域均同理皆包含于本發(fā)明所涵蓋的范圍內。
權利要求
1.風力發(fā)電機剎車方法，其特征在于，包括如下步驟 當判斷風力發(fā)電機轉速參數達到預定值后啟動短路剎車部件和機械式電磁制動器剎車部件。
2.根據權利要求I所述風力發(fā)電機剎車方法，其特征在于判斷所述風力發(fā)電機轉速參數是否達到預定值的方法包括如下任一所示方法 A、所述風力發(fā)電機產生的交流電的頻率是否大于第一頻率預定值； B、當相鄰兩次剎車的間隔時間小于第一時間預定值，且在臨近第二次剎車的時間段內所述風力發(fā)電機產生的交流電的頻率的均值大于第二頻率預定值； C、當相鄰兩次剎車的間隔時間大于第二時間預定值，且在臨近第二次剎車的時間段內所述風力發(fā)電機產生的交流電的頻率的均值大于第三頻率預定值； D、風力發(fā)電機產生的交流電的頻率值的增加速度大于頻率增速預定值。
3.根據權利要求2所述風力發(fā)電機剎車方法，其特征在于啟動所述短路剎車部件和所述機械式電磁制動器剎車部件后開始計時，當計時達到第三時間預定值后停止所述短路剎車部件。
4.根據權利要求3所述風力發(fā)電機剎車方法，其特征在于當計時達到第四時間預定值后停止所述機械式電磁制動器剎車部件。
5.根據權利要求3或4所述風力發(fā)電機剎車方法，其特征在于當停止所述短路剎車部件后，檢測所述風力發(fā)電機是否轉動，如果檢測到所述風力發(fā)電機在轉動，則發(fā)出報警信肩、O
6.根據權利要求5所述風力發(fā)電機剎車方法，其特征在于在方法B導致所述啟動短路剎車部件和機械式電磁制動器剎車部件后，所述第四時間預定值為Tl;在方法C導致所述啟動短路剎車部件和機械式電磁制動器剎車部件后，所述第四時間預定值為T2 ;則Tl小于T2。
7.風力發(fā)電機系統(tǒng)，其特征在于包括控制器、短路剎車部件和機械式電磁制動器剎車部件；所述控制器分別與所述短路剎車部件和所述機械式電磁制動器剎車部件連接；所述控制器與所述風力發(fā)電機的發(fā)電電路連接； 所述控制器判斷風力發(fā)電機轉速參數達到預定值后啟動上述短路剎車部件和所述機械式電磁制動器剎車部件。
8.根據權利要求7所述風力發(fā)電機系統(tǒng)，其特征在于所述控制器判斷所述風力發(fā)電機轉速參數是否達到預定值的方法包括如下任一所示方法 A、所述風力發(fā)電機產生的交流電的頻率是否大于第一頻率預定值； B、當相鄰兩次剎車的間隔時間小于第一時間預定值，且在臨近第二次剎車的時間段內所述風力發(fā)電機產生的交流電的頻率的均值大于第二頻率預定值； C、當相鄰兩次剎車的間隔時間大于第二時間預定值，且在臨近第二次剎車的時間段內所述風力發(fā)電機產生的交流電的頻率的均值大于第三頻率預定值； D、風力發(fā)電機產生的交流電的頻率值的增加速度大于頻率增速預定值。
9.根據權利要求8所述風力發(fā)電機系統(tǒng)，其特征在于所述控制器啟動所述短路剎車部件和所述機械式電磁制動器剎車部件后開始計時，當計時達到第三時間預定值后停止所述短路剎車部件。
10.根據權利要求9所述風力發(fā)電機系統(tǒng)，其特征在于當計時達到第四時間預定值后停止所述機械式電磁制動器剎車部件。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種風力發(fā)電機剎車方法及風力發(fā)電機系統(tǒng)，其中風力發(fā)電機剎車方法包括如下步驟當判斷風力發(fā)電機轉速參數達到預定值后啟動短路剎車部件和機械式電磁制動器剎車部件。本發(fā)明能夠提高風力發(fā)電機的剎車成功率，降低剎車對風力發(fā)電機的損害，可廣泛應用于小型風力發(fā)電領域上。
文檔編號F03D7/00GK102889173SQ20121040115
公開日2013年1月23日 申請日期2012年10月19日 優(yōu)先權日2012年10月19日
發(fā)明者范勁鐘, 尋民忠 申請人:中科恒源科技股份有限公司