[发明专利]带数字输出信号的直流无刷电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力发电机变桨用直流无刷电机及其附带配置，属于风力发电技术领域。

背景技术

目前在风力发电领域中，一般使用直流串激电机来驱动桨叶。直流串激电机配置了电磁刹车、旋转变压器和绝对式编码器，通过旋转变压器来实时输出电机的转速信号，通过绝对式编码器来实时输出桨叶的位置(角度)信号，独立于串激电机外整个变桨控制系统的主控系统根据接收到的电机实时速度和桨叶位置信号，对该串激电机闭环实施控制。但实际应用中，由于旋转变压器输出的速度信号与电机转速是一种非线性函数关系，因此控制计算较为复杂、精度较差、失真度较大。为了提高整个风力发电系统的运作稳定性，追求桨叶朝向来风的理想角度，主控系统必须加强对电机转速的控制。而从现有的技术层面来说，弥补测速精度的唯一手段便是增加电机输入电压的脉冲频度，但脉冲电压频度的增加势必会造成电机寿命的缩短。

发明内容

本发明的目的在于解决上述的技术问题，提供一种风力发电机变桨用带数字输出信号的直流无刷电机，解决串激电机配置结构中旋转变压器非线性失真大，以及由模拟信号输出造成的主控系统难于控制、电机寿命缩短的问题。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种带数字输出信号的直流无刷电机，装载于风力发电机的轮毂内通过变速箱驱动桨叶，所述直流无刷电机配置有用于控制桨叶止动的电磁刹车；用于采集电机转速信号、测定桨叶位置或角度信号的组合式编码器；所述电磁刹车直接连接在所述直流无刷电机的电机轴上，所述组合式编码器转轴通过联轴器与电机轴连接，所述电磁刹车和组合式编码器固定在所述直流无刷电机的机壳上。

进一步地，所述组合式编码器内含采集转速的增量式编码器和测定桨叶位置或角度信号的绝对式编码器。

所述直流无刷电机的驱动系统包括主控芯片，与所述主控芯片相连的定子线圈，所述主控芯片通过IGBT模块与定子线圈连接，所述主控芯片通过组合式编码器检测转子的速度、位置信号。所述主控芯片通过驱动器驱动IGBT模块。所述主控芯片上还连接有内部温度传感器和起到警示作用的蜂鸣器。

本发明的有益效果主要体现在：(1)通过一台组合式编码器同时输出电机转速和桨叶位置(角度)信号，且转速信号是以数字形式输出的，简化了主控系统的算法，提高了桨叶的控制精度，并且有效延长了电机的寿命；(2)采用直流无刷电机来驱动桨叶，制造工艺简单，成本较低，响应快，并且避免了普通直流电机碳刷易损的问题产生。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：

图1是本发明直流无刷电机的结构剖视示意图。

图2是本发明直流无刷电机各电气部件的电路信号示意图。

图3是本发明直流无刷电机的控制框图。

具体实施方式

本发明揭示了一种风力发电机变桨用直流无刷电机及其附带配置。如图1、图2所示的本发明直流无刷电机的结构剖面图和各电气部件的电路信号示意图：该直流无刷电机包括进行桨叶调整主导作用的电机定子11、电机转子12、与电机转子12一体化固接的转轴13以及用于与主控系统对接实现电子控制的接线盒16，该些主要器件收容于硬质的电机外壳14内，并且电机外壳一端连通接设一风机15，以满足直流无刷电机运作时降温的需要。此外，其附带的配置结构还包括有用于控制桨叶止动的电磁刹车4、用于采集电机转速信号、测定桨叶位置或角度信号的组合式编码器2。该电磁刹车4直接连接在电机转轴13上，组合式编码器2转轴通过联轴器5与电机转轴13连接，电磁刹车4的本体及组合式编码器2固定连接在所述直流无刷电机的电机外壳14上。

从电路信号上分析：直流无刷电机包括电机转速、桨叶距离或角度在内的各项运行数据信号由组合式编码器采集获得，并通过接线盒单向传输至直流无刷电机控制器单元进行数据运算；根据存储在直流无刷电机控制器内的编程运算处理后对直流无刷电机输出控制信号，同时也可在需要的情况下直接驱动电磁刹车，从电机内部对直流无刷电机进行机械性的止动控制。

其中该组合式编码器2包含采集转速的增量式编码器和测定桨叶位置或角度信号的绝对式编码器，通过一台编码器同时输出电机转速和桨叶位置(角度)信号，且转速信号是以数字形式输出的，能够有效简化主控系统的算法，提高了桨叶控制的精度，并且有效延长了电机的寿命。

图3揭示了本发明直流无刷电机的驱动系统的示意框图。