[发明专利]一种风力机的智能快速刹车系统的控制方法

说明书

本发明公开了一种风力机的智能快速刹车系统，由转子罩、定子固连罩、旋转轴密封圈、变阻尼液、弹簧、伸缩插片、电磁铁、线圈、辅助板、辅助架、开关、电源、电气箱组成。工作时伸缩插片由辅助板推出，在变阻尼液中运动，变阻尼液受到磁场作用刚度增加，进而增加转子阻尼力，达到制动效果。其控制系统可实现对变阻尼液的无极驱动，实现刹车装置快速精确刹车；MPC中参数取值方法及OPC技术的应用，保证了算法快速收敛、数据处理精度。智能控制流程为：由传感器测量实时信号，产生偏移量后传递到PLC控制器；在PLC中实现MPC算法的结果输出，以电压信号作用于线圈，产生变化的磁场作用于磁流变液，实现刹车减速和制动。

技术领域

本发明涉及机械技术领域，尤其涉及一种通过磁流变阻尼液来增加转动阻尼以达到制动效果的刹车减速装置，以及基于一种偏移量控制的模型预测控制算法实现对该装置快速、精确制动的风力机的智能快速刹车系统。

背景技术

能源问题是全世界面临的重大发展和生存问题，在传统能源日益消耗、环保问题日渐突出的今天，如何高效利用可清洁能源，特别是风能的高质量利用，是人们亟待解决的重大问题。传统上我国风力机技术和部件主要靠外国技术引进，自主化程度很低，对于我国风电事业的发展极为不利，随着经济与科技的发展，我国必定要解决风力机技术的自主化率问题和产品质量问题。

风力机制动的目的在于限制叶轮和风速，在风力机的制动系统中，传统上有气动制动与机械制动两种主要的制动方式，前者主要是在叶片内部内置液压装置，在需要制动时在液压装置的作用下使风力机叶片的叶尖中内置的小叶片弹出或甩出，达到制动效果，但是这种装置安装难度大，维护成本高，可靠性较低。后者主要是用盘式刹车，使刹车片与刹车盘作用，产生制动力矩，这种方法主要的问题是机械刹车在制动时产生很大的热量，这也正是绝大多数风力机容易造成火险事故的原因。所以找到一种高效、简易的制动装置，并实现其快速、精确制动效果，成为风力机制动系统技术发展的难题之一。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种风力机的智能快速刹车系统。实现制动的刹车减速装置，可以安装在叶片主轴与机舱上，较传统方式而言安装方式更为简单；技术容易实现；装置安全性较高，不会引发火险事故；同时本实发明专利实现了一种基于偏移量控制的模型预测控制(MPC)算法的快速、精确制动的控制系统方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

本发明由转子罩、定子固连罩、旋转轴密封圈、变阻尼液、弹簧、伸缩插片、电磁铁、线圈、辅助板、辅助架、开关、电源、熔断器、电气箱组成，所述转子罩上面开螺纹孔，所述转子罩与风力机主轴固定连接；所述转子罩和定子罩连接时，使用旋转轴密封圈进行密封，防止内部液体泄漏，所述转子罩和定子罩连接的轴接凹槽内部填充变阻尼液。因变阻尼液与罩壁间存在粘性力，且由于罩壁内的挡板的设置，可以增加变阻尼液的刚度，从而减小变阻尼液的流动性，其运动和变形能力大大下降，伸缩插片在液体中运动就会遭受较大的阻尼力，达到制动效果；

所述定子固连罩为圆环形、中空，所述定子固连罩的罩体上面开螺纹孔，且与风力机机舱或机舱内的固定物通过螺栓固定连接，在定子固连罩的两侧开矩形孔，实现伸缩片的伸缩动作，所述矩形孔与伸缩片紧密接触，并且在孔中安装橡胶封圈以防液体泄漏。

所述变阻尼液选取磁流变液，所述磁流变液在磁场作用下刚度增加。所述伸缩片一段开有两个孔，两个孔分别于弹簧连接。

所述辅助架由两根两端固连在定子固连罩上的铁棒组成，固连方式可为焊接，铁棒中间开限位孔，限制辅助板的两个极限位置。

所述辅助板由带有限位板的轴与板体和板体底部镶嵌的铁块组成，带有限位板的轴上有两个轴肩，轴两端插入辅助架的限位孔，轴上的限位板与限位孔相互作用可以限制辅助板的两个极限位置，轴与板体本身为一体，可由直接浇铸生成。

所述开关、电源、熔断器之间以导线连接，开关、电源、熔断器放置在电气箱中，开关可以设置为继电器开关，由风力机主控系统控制。