[发明专利]用于风力发电机上的电液制动系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于风力发电机上的电液制动系统，属于风力发电设备技术领域。

背景技术

目前商用大型风力发电机一般为水平轴风力发电机，它由风轮、增速齿轮箱、发电机、机舱、偏航装置、控制系统、塔架等部件所组成。它由风轮将风能转换为机械能，低速转动的风轮通过传动系统由增速齿轮箱增速，将动力传递给发电机。由于风向的变化，为了有效地利用风能，需要有偏航装置，使大型风力发电机在风速矢量方向变化时，能快速平稳地对准风向，以便风轮获得最大的风能。在偏航过程中，需要偏航制动系统提供一定的偏航阻尼，以保证偏航过程的安全平稳；偏航完成后，偏航制动系统还需要将机舱锁紧，保证机舱安全；另外，当风力发电机需要停机检修或者因外界环境变化而不利于风力发电机正常工作时，风力发电机需要停机，即需要主轴停转。主轴停转可以通过紧急顺桨来减小风对风轮桨叶的攻角，间接的减小风力发电机主轴旋转的动力，并同时通过机舱内安装的主轴制动系统强行让主轴停转。一套可靠的主轴制动系统，对于保证风力发电机的安全工作至关重要。

图3所示为现有风力发电机的偏航制动系统与主轴制动系统的液压制动原理图。整个风力发电机液压系统共用一个液压站。

由现有的风力发电机上使用的偏航制动与主轴制动液压系统原理图分析可以看出，现有的偏航制动与主轴制动系统液压回路复杂，回路中安装有一个电磁换向阀12和一个电液伺服阀15进行控制。由于系统主轴处于自由状态的时间长，因此电磁换向阀12的电磁铁在风力发电机正常工作时总是带电，而且电液伺服阀15也经常动作，即电液伺服阀15的电磁铁需要频繁启动，如果其中任意一个电磁铁发生故障，则制动系统就无法正常工作。另外，由于油液污染造成的电磁换向阀12和电液伺服阀15的滑阀阀芯的卡滞现象也是液压系统发生故障的主要原因之一。可见现有风力发电机上使用的偏航制动与主轴制动系统可靠性差；另一方面，偏航制动与主轴制动液压控制系统没有冗余配置，一旦发生故障，必将造成停机事故。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有风力发电机的偏航制动系统与主轴制动系统采用电磁换向阀和电液伺服阀进行控制，系统液压回路复杂、故障率高的问题，提供了一种用于风力发电机上的电液制动系统。

本发明包括电液制动动力源、制动器、控制器和力传感器，所述的电液制动动力源包括双向定量泵、补油阀、双向液压锁、两个溢流阀、闭式油罐、交流伺服电机、编码器和变频器，

交流伺服电机的动力输出轴与双向定量泵的动力输入轴连接，双向定量泵与制动器之间通过两条油路组成闭式回路，两条油路上设置双向液压锁，补油阀的两个出油口将补油阀连通于双向液压锁与双向定量泵之间的两条油路之间，补油阀的进油口连通闭式油罐的进出油口，两个溢流阀的出油口同时与闭式油罐的进出油口连通，一个溢流阀的进油口连通制动器的一个油口，另一个溢流阀的进油口连通制动器的另一个油口；

编码器的输入转轴与交流伺服电机的动力输出轴相连，编码器的检测信号输出端连接变频器的反馈信号输入端；变频器的控制信号输入端连接控制器的控制信号输出端，控制器的控制信号输入端连接力传感器的力信号输出端，力传感器的力信号输入端连接到制动器的油缸的活塞杆出力端；变频器的控制信号输出端连接交流伺服电机的控制信号输入端。

本发明的优点是：

本发明相对于传统的风力发电机制动系统，具有结构简单、控制可靠、效率高、故障率低的优点。本发明系统通过变频器控制交流伺服电机的转向和转速来控制制动器的制动力，去除了对油液颗粒度敏感的电液伺服阀和容易发生故障的电磁换向阀，简化了液压回路，并使系统的故障率降低。本发明的控制系统由于既有对交流伺服电机的速度与转向控制，又有对制动器的制动力反馈控制，整机系统的加载精度达到了很高的水平。溢流阀能够保证进入制动器的压力油压力一定，保证足够的制动力矩，还可防止压力过高引起故障；当交流伺服电机停止工作时，双向液压锁可保持制动器的制动或非制动状态。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图，图2是实施方式三中采用两套电液制动动力源的本发明整体结构示意图，图3是已有风力发电机制动系统的液压原理图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式包括电液制动动力源20、制动器30、控制器60和力传感器70，所述的电液制动动力源20包括双向定量泵20-1、补油阀20-2、双向液压锁20-3、两个溢流阀20-4、闭式油罐20-5、交流伺服电机20-6、编码器20-7和变频器20-8，