[实用新型]一种带有PID调节功能的风力发电机柔性刹车系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及风力发电机刹车系统，特别涉及一种带有PID调节功能的风力发电机柔性刹车系统。

背景技术

通常风力发电机发出电功率都是随着风力的大小随时发生变化的，风速每提高一倍，输出功率提高八倍。当风力超过额定最大风速是，由于发电机高速旋转，容易产生机械性解体损坏，发电机线圈也可能因为过载而烧坏，尤其是风速达到十级以上甚至台风时，风力发电机的使用安全性、可靠性成为首要解决的问题。为保证风力发电机的安全，通常采用改变迎风方向（偏航）、改变叶片的迎风夹角（变攻角）、机械性刹车系统三种方式之一来控制发电机的发电功率。三种方法虽然都能起到一定的作用，但各有利弊。偏航反应时间长，相对风向的瞬息万变存在滞后，难以保证发电机的安全；变攻角最为理想、安全，但由于机械机构的原因，中小型风力发电机无法安装；综合来讲，最为理想的方案就是刹车安全系统。

现有的风力发电机刹车系统主要由两个蓄能器、两个节流阀、三个开关阀、一对液压缸、刹车盘和液压油供给系统组成，通过调节液压缸内油压，进而调节刹车力矩的大小，实现平稳刹车，减小机械振动、减少刹车片的磨损。但是这种刹车系统动作频繁，控制不精确，容易缩短刹车系统的使用寿命。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种带有PID调节功能的风力发电机柔性刹车系统，它不仅刹车平稳，而且刹车时对机械结构的惯性冲击小，刹车系统使用寿命长。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种带有PID调节功能的风力发电机柔性刹车系统，它包括风力发电机、频率/转速变换器、风速传感器、单片机、电流放大驱动器、电源、刹车机构，所述风力发电机将发出的电压脉冲信号经频率/转速变换器、传输到单片机，所述风速传感器将检测到的风速信号直接传送到单片机，其特征在于：所述单片机内装有PID调节器及定时器。

所述单片机根据采集的风速信号控制刹车机构。

所述刹车机构由电磁铁、电磁铁线圈、刹车鼓和刹车蹄片组成，刹车机构在单片机控制下给出刹车曲线电流。

所述PID调节器用于修正单片机接收的发电机转速信号，修正后的发电机转速按照5~20r/min的下降速率柔性下降，直至完全停车。

所述电流放大驱动器将单片机输出的4~20mA控制电流放大到0~1A来驱动电磁铁，逐渐加大刹车鼓和刹车蹄片间的摩擦缓慢刹车。

所述定时器可以自由设置时间，自动控制刹车系统的动作频率。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：一是采用PID调节器修正发电机转速信号，实现转速的均匀平稳下降，保证了机械结构的安全；二是通过电流放大信号驱动电磁铁，使刹车蹄片与刹车鼓之间摩擦力逐渐加大，实现柔性刹车；三是单片机程序设置为2小时内不超过风速额定限额，自动释放刹车系统，防止了刹车系统频繁动作。

附图说明

图1为本实用新型一种带有PID调节功能的风力发电机柔性刹车系统的原理框图。

图2为本实用新型一种带有PID调节功能的风力发电机柔性刹车系统的刹车机构示意图。

图中：1风力发电机，2频率/转速变换器，3风速传感器，4单片机，5PID调节器，6定时器，7电流放大驱动器，8电源，9刹车机构，10电磁铁，11电磁铁线圈，12刹车鼓，13刹车蹄片。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明，但不作为对本实用新型的限定。

参见图1，一种带有PID调节功能的风力发电机柔性刹车系统，风力发电机连接频率/转速变换器，通过频率/转速变换器将发出的电压脉冲信号传输到单片机，风速传感器连接单片机，将检测到的风速信号直接传送到单片机，单片机根据接收到的过高风速信号启动刹车机构，刹车电路在单片机的控制下逐点给出刹车曲线电流，并将检测到的发电机转速信号与之对比加以PID修正，将发电机转速的下降速率控制在5~20r/min，通过电流放大驱动器将单片机输出的4~20mA控制电流放大到0~1A来驱动电磁铁刹车，使得刹车蹄片与刹车鼓之间摩擦力逐渐增大，有效避免了机械刹车时产生的冲击，真正实现柔性刹车保障了机械结构的安全；单片机程序设置为2小时内不超过风速额定限额，通过定时器自动释放刹车系统，防止了刹车系统频繁动作，延长刹车系统的使用寿命。