[实用新型]风力发电机变桨用变频交流电机及其驱动系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及风力发电领域，尤其涉及一种风力发电机变桨用变频交流电机及其驱动系统。

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，独立于串激电机外的整个变桨控制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。但是，直流串激电机的制造工艺一般比较复杂，且成本也较高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决上述的技术问题，提供一种适用于风力发电机变桨用的成本较低的变频交流电机。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

一种风力发电机变桨用变频交流电机，装载于风力发电机的轮毂内通过变速箱驱动桨叶，所述变频交流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的旋转变压器，以及用于测定桨叶位置和角度信号的绝对式编码器，所述电磁刹车、旋转变压器机转子直接连接在所述变频交流电机的电机轴上，所述绝对式编码器转轴通过联轴器与所述变频交流电机的电机轴连接，所述电磁刹车、旋转变压器定子、绝对式编码器固定在所述变频交流电机的机壳上。

本实用新型还揭示了一种风力发电机变桨用变频交流电机的驱动系统，包括相互连接的二极管AC/DC模块和起瞬时开关作用的IGBT模块，以及一个故障信号检测单元。所述IGBT模块通过驱动保护电路与主控板连接。所述主控板上连接有用于测量驱动系统中电流负载大小的电流传感器。

本实用新型的有益效果主要体现在：采用变频交流电机来驱动桨叶，制造工艺简单，成本较低，且完全能适用4000瓦的桨叶驱动所需。

附图说明

下面结合附图对本实用新型技术方案作进一步说明：

图1是本实用新型风力发电机变桨用变频交流电机的结构剖视示意图。

图2是本实用新型风力发电机变桨用变频交流电机各电气部件的电路信号示意图。

图3是本实用新型风力发电机变桨用变频交流电机的驱动系统的控制框图。

具体实施方式

本实用新型揭示了一种风力发电机变桨用变频交流电机及其附带配置。如图1、图2所示的本实用新型变频交流电机的结构剖面图和各电气部件的电路信号示意图：该变频交流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，以满足变频交流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、用于测定桨叶位置和角度的绝对式编码器2，以及用于精确采集电机转速的旋转变压器3。该电磁刹车4、旋转变压器3转子直接连接在电机转轴13上，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、旋转变压器3定子、编码器2固定连接在电机外壳14上。

从电路信号上分析：变频交流电机的电机转速信号由旋转变压器采集获得，而桨叶距离或角度的数据信号则由绝对式编码器采集获得，全部测得数据通过接线盒单向传输至变频控制器单元进行数据运算；根据存储在变频控制器内的编程运算处理后对变频交流电机输出控制信号，同时也可在需要的情况下直接驱动电磁刹车，从电机内部对变频交流电机进行机械性的止动控制。

图3揭示了本实用新型变频交流电机的驱动系统的示意框图。

所述变频交流电机的驱动系统中包括相互连接的二极管AC/DC模块和起瞬时开关作用的IGBT模块，以及一个故障信号检测单元。

所述IGBT模块为绝缘栅双极型功率管，即为起到瞬时开关作用的大功率开关器件，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式电力半导体器件，兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。由于GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。而IGBT模块综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。

所述IGBT模块通过驱动保护电路与主控板连接。所述主控板上还连接有两个用于测量驱动系统中电流负载大小的电流传感器。电机的速度位置信号反馈给主控板，所述主控板通过控制电压和频率的大小，来控制电机的转速。

本实用新型尚有多种具体的实施方式。凡采用等同替换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本实用新型要求保护的范围之内。