[实用新型]风力发电机的制动系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及风力发电机领域，更具体地涉及一种风力发电机的制动系统。

背景技术

风能作为一种清洁的可再生能源，其蕴量巨大，利用风力发电越来越受到世界各国的重视。风力发电的原理，是利用风力带动风轮旋转，把风的动能转变成旋转动能，通过风力发电机再把旋转动能转化为电能，然后输出电能以供用电设备使用。在风力发电系统中，在风力很大的时候，往往由于风轮转速过快，风力发电机会输出超过额定值的电压，而过高的输出电压有可能损坏用电设备，所以对于风力发电机来说，制动系统是一个非常重要的系统，其重要性可以说要高于其他系统，这就要求该制动系统具有更好的可靠性和安全性。

现有的风力发电机的制动系统，一般包括机械制动、电磁制动和机械电磁混合制动等方式。机械制动是通过机械方式进行制动的方式，例如通过刹车盘或液压方式等进行机械摩擦制动。电磁制动的原理是通过将风力发电机的定子电枢绕组三相短路，从而在电枢绕组中产生反电动势，进而产生反转矩，从而对风轮吸收的输入转矩产生抵抗力，进而产生制动效果。

众所周知，电磁制动力矩由以下公式得出：T=K*B*I，其中，T为电磁制动力矩，K为常数，B为磁通量，I为电枢电流。对于小型风力发电机，受价格和成本的制约，其刹车制动系统都不够完善，一般仅具有电磁制动功能，即将其定子电枢绕组三相直接短路。在风力过大的情况下，风力发电机的风轮吸收功率大，产生的转矩大，所以需要更大的反转矩来抵消风力发电机风轮所吸收的转矩。根据以上公式，要使得风力发电机的反转矩更大，则会使得风力发电机的电枢电流大，由此会造成风力发电机的线圈烧毁的情况。

为了避免上述问题出现，有些小型风力发电机为保障风力发电机的安全，增加了刹车盘等方式以进行机械制动。在现有的小型风力发电机的刹车制动控制中，当遇到强风需要进行制动时，首先同时投入刹车盘和电磁制动，在持续制动一定的时间后，同时释放刹车盘和电磁制动。如果制动释放之后，风力依然很大，风力发电机的加速度或者速度又达到某个预设的值，会再次投入刹车盘和电磁制动来刹车，这时要持续制动更长的设定时间。例如，假设风力发电机遇到台风，根据经验，台风会在一个地方最长持续5个小时左右，则将该设定时间设置成5个小时。但是，有时候台风可能只持续了半个小时，但是制动系统在预设的5个小时内却一直都保持刹车状态。由于刹车盘的制动能量来自于蓄电池的电能，而蓄电池的电能又是通过风力发电机自身发出的电能充电。如果长期出现大风天气，不仅风力发电机在很长时间内不能发电，蓄电池也会由于刹车盘持续制动而耗光所有的电能，甚至会由于过放电而损坏蓄电池。例如，一般500牛米的刹车盘，耗电在50V×2A，就是100W，5个小时即消耗0.5度电。

而且，根据上述的现有风力发电机的制动系统，会通过释放刹车盘和电磁刹车来检测转速、转速加速度、电压等手段来判定风速是否仍然很高，如果仍然很高，将会再次投入电磁刹车和刹车盘。这样风机超速、电路过压、磨损刹车盘、风力发电机震动等，会对整个系统冲击都很大，这样会影响风力发电机和整个系统的可靠性、稳定性和寿命。

由此看出，现有的制动装置和制动方法在长期出现大风天气的情况下，不仅风力发电机不能发电，刹车盘持续耗电，使得清洁能源的有效利用率低，而且由于风机超速而使得整个系统遭受冲击的风险。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种可以提高风力发电机的有效利用率、并且降低整个系统遭受冲击的风险的制动系统。

根据本实用新型的一种风力发电机的制动系统，其包括：

发电机，其用于将风轮的旋转动能转换成电能，并通过三相电枢绕组输出所述电能；

机械制动部，其用于通过机械方式对发电机进行制动；

电磁制动部，其通过使所述发电机的所述三相电枢绕组短路而进行电磁制动；

控制器，其用于对所述机械制动部和所述电磁制动部进行控制，

其特征在于，所述制动系统还包括：

电流检测部，其用于检测所述三相电枢绕组中的至少一相的短路电流值以判断风速的大小，并且将所检测到的所述电流值提供给所述控制器以控制所述机械制动部和所述电磁制动部的制动后的先后释放操作和先释放者的再次投入操作。

本实用新型进行制动的工作步骤如下：

当所述发电机的输出电压或者转速超过设定值时，投入机械制动；

使所述发电机的三相电枢绕组短路以进行电磁制动；

释放所述机械制动；

检测所述三相电枢绕组中的至少一相的短路电流值；