小型风力发电机组电磁无级刹车系统技术方案

一种小型风力发电机组电磁无级刹车系统，包括有采样电路、控制电路、执行电路和风力发电机。这种电路的搭建可以有效的实现发电机通过电磁感应来进行无级刹车，能避免通常的机械刹车对电机造成的震荡，有效的保证整个发电机组的安全性，且使得整体结构简单、出故障的几率减小、电机可靠性提高、维护费用降低，进而提高了机组的使用寿命及机组的发电效率。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种电磁无级刹车系统，尤其涉及一种小型风力发电机组电磁无级刹车系统。
技术介绍
小型风力发电机组在解决边远地区居住分散人口的用电问题上发挥了重要的作用，而且，它是利用风能通过电磁转换发出电能的一种高效无污染发电设备，所以，一直以来备受人们青睐。但在可靠性上仍然存在一定的问题。制动保护是小型风力发电机的一项重要的保护内容，由于风力的不稳定性和不可预料性，小型风力发电机组必须能够遭遇大风或者需要刹车时及时停车。为解决此问题，一些小型风力发电机组普遍采用的是变桨机构来实现缓速、制动。但由于体型和性价比的限制，小型风力发电机组不宜采用变桨机构实现上述功能。
技术实现思路
鉴于小型风力发电机组的刹车存在上述难题，本技术的目的主要在于提出一种新型的刹车系统-小型风力发电机组电磁无级刹车系统。本技术的内容通过以下技术方案实施一种小型风力发电机电磁无级刹车系统，该系统包括采样电路、控制电路以及执行电路，所述采样电路对风力发电机的转速进行采样得到转速采样信号，所述控制电路接收所述转速采样信号并依据该转速采样信号判断风力发电机是否需要限速或者刹车，若需要对风力发电机进行限速或者刹车，控制电路则控制执行电路动作将风力发电机的三相绕组短路。根据本技术的小型风力发电机的刹车系统的一个实施例，所述执行电路中执行机构为两个交流固态继电器，且所述风力发电机的三相绕组电连接到所述继电器。根据本技术的小型风力发电机的刹车系统的一个实施例，所述控制电路采用PIC单片机来实现，控制电路产生的PWM信号使得所述交流固态继电器进行周期性的动作，从而使连接到所述继电器的三相绕组实现周期性的短路，在风力发电机内部产生反抗机械转矩的电磁转矩，利用该电磁转矩来实现风力发电机的限速或者刹车。根据本技术的小型风力发电机的刹车系统的一个实施例，所述的控制电路中还包括驱动电路，所述控制电路在对所述转速采样信号进行判断后向驱动电路发出指令，驱动电路对执行电路进行驱动。本技术的技术方案具有如下优点与现有风力发电机组的刹车系统相比电磁无级刹车系统的性价比更高，不改变电机体积和外形；由于在控制电路中使用了脉宽调制方法，所以风力发电机刹车顺滑，对电机本身冲击、震动较小。电磁无级刹车系统，有效的保证整个发电机组的安全性，且使得整体结构简单、出故障的几率减小、电机可靠性提高、维护费用降低，进而提高了机组的使用寿命及机组的发电效率，降低了机组的制造成本，提高了市场竞争力。附图说明图I为本技术的电磁无级刹车系统的电路原理框图。图2为本技术的电磁无级刹车系统的工作原理简图。具体实施方式小型风力发电机组电磁无级刹车系统是控制器中的一部分功能电路。在如图I所示的电磁无级刹车系统的电路原理框图中，该系统包括采样电路2、控制电路3、驱动电路4、执行电路5以及风力发电机I。采样电路2对风力发电机的转速进行采样，然后把采样信号传给控制电路3，控制电路3接收到该采样电路后，将采样到的转速信号同基准转速值进行比较，判断风力发电机I是否需要限速、刹车，例如，当采样到的转速值超过基准值时，则需要进行限速、刹车处理。在比较完成后，控制电路3向驱动电路4发出指令，驱动电路4对执行电路5进行驱动。执行电路5中的执行机构例如固态继电器按照控制电路3发出的脉宽调制(PWM)信号周期性地短路三相绕组，从而在风力发电机I内部产生电磁转矩来反抗机械转矩达到限速、停车。通常，驱动电路5是作为控制电路3中的一部分功能电路，当然，也可以独立于控制电路3而单独实现。根据本技术的一个实施例，图2示出了小型风力发电机电磁无级刹车系统的简图。在该系统中，采样电路2对风力发电机(在图2中用三相绕组来表示)的转速进行采样，采样电路2连接到由PIC单片机组成的控制电路3，控制电路3连接到执行电路中的固态继电器的控制端，利用两个固态继电器来短路风力发电机的三相绕组。例如，当通过采样电路2采样到的风力发电机转速信号判断出发电机转速过高需要限速、停车时，而且为了实现发电机顺滑无级的限速，控制电路3就处理该信号，控制电路3中的PIC单片机发出脉宽调制(PWM)信号，执行电路中的固态继电器即开始周期性地交替导通和关断，固态继电器的高压端就会周期性地将风力发电机的三相绕组短路，在风力发电机内部就会出现周期性的反抗电磁转矩来减小机械转矩。因为当发电机三相绕组在被转自产生的旋转磁场切割时，风力发电机定子三相绕组内部产生感应电流和感应电动势，电流的方向与电势的方向相同，流过电流的三相绕组会受到电磁力的作用并且产生电磁转矩，电磁力的方向用左手定则来判断，电磁转矩的方向与拖动转矩的方向相反是制动转矩，且三相绕组短路时的电磁转矩大于发电机输入的机械转矩。所以通过控制电路产生的PWM信号周期性将三相绕组短路会平稳地实现风力发电机的电磁无级刹车。在图2中，虚线框所示的为执行电路5中的交流固态继电器，其作为执行机构来实现对风力发电机定子三相绕组的短路操作。控制电路3采用PIC单片机来实现，在控制电路3产生的PWM脉宽调制的作用下，固态继电器动作，由于这种周期性、快速性的动作，可使连接到执行电路中的交流固态继电器的三相绕组实现周期性的短路，在发电机内部产生一个反抗机械转矩的电磁转矩，这种电磁转矩能够使电机通过这种电磁无级达到限速、刹车的目的。当然，上述的执行机构除了交流固态继电器外，还可以采用其它的动作机构，例如可控制其通断的交流开关，只要其能够根据控制信号来实现发电机三相绕组的电路操作即可。本实施例中的控制电路也不局限于PIC单片机，例如，还可为51单片机、DSP处理器等其它微处理器电路。 以上以典型实施例的方式具体说明了本技术的原理和具体实施方式，但是，其它的与本专利技术的技术原理相同且具有与本技术的具体实施例等同的结构特征的实施方式均应落入本技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小型风力发电机电磁无级刹车系统，该系统包括采样电路、控制电路以及执行电路，所述采样电路对风力发电机的转速进行采样得到转速采样信号，所述控制电路接收所述转速采样信号并依据该转速采样信号判断风力发电机是否需要限速或者刹车，若需要对风力发电机进行限速或者刹车，控制电路则控制执行电路动作将风力发电机的三相绕组短路。

【技术特征摘要】
1.一种小型风力发电机电磁无级刹车系统，该系统包括采样电路、控制电路以及执行电路，所述采样电路对风力发电机的转速进行采样得到转速采样信号，所述控制电路接收所述转速采样信号并依据该转速采样信号判断风力发电机是否需要限速或者刹车，若需要对风力发电机进行限速或者刹车，控制电路则控制执行电路动作将风力发电机的三相绕组短路。2.根据权利要求I所述的小型风力发电机电磁无级刹车系统，其特征在于，所述执行电路中执行机构为两个交流固态继电器，且所述风力发电机的三相绕组电连接到所述继电器。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨茂荣，任君，李建平，李安兵，邬元，董文斌，乌云高娃，郭博，
申请(专利权)人：内蒙古华德新技术公司，
类型：实用新型
国别省市：