CN201869014U - 一种用于直驱式风力发电机的刹车定位装置 - Google Patents

Abstract

一种用于直驱式风力发电机的刹车定位装置，属于直驱式风力发电机技术领域。包括置于机舱底座并可沿与发电机主轴平行方向运动的定位销，发电机上开有与定位销配合的定位孔，在锁定发电机时，所述定位销***定位孔中，其特征在于：还包括控制器、与发电机连接的控制其转动的变频驱动装置、刹车装置以及置于机舱底座的接近开关，变频驱动装置及接近开关分别与控制器连接，刹车装置分别连接发电机和变频驱动装置，在发电机上开有检测孔，在定位销对准定位孔时，所述检测孔与接近开关相对应，检测定位孔的位置。本实用新型通过变频驱动装置和刹车装置的断路器的分、合，控制发电机的转动，通过接近开关检测、定位准确，实现锁定，不需依靠人力。

Description

一种用于直驱式风力发电机的刹车定位装置

技术领域

本发明属于直驱式风力发电机技术领域，特别是涉及一种用于直驱式风力发电机的刹车定位装置。

背景技术

随着全球风能资源的大力开发和风力发电技术的飞速发展，目前用于风力发电技术的机组已形成双馈异步发电机组、直驱发电机组和半直驱发电机组三大类型。其中风机的安全停机和停机后的可靠锁定装置，已经成为风机安全领域不可避免的问题。

当风机遇到极端情况或需要检修时，风机需要停机并锁定，以确保风机设备和检修人员的安全。目前风机的刹车***通常有两套***完成，第一刹车为空气动力学刹车，即通过改变叶片的桨距角从而改变作用在叶片上的升力从而使叶片失去动力来源。然后第二刹车***开始工作，第二刹车***通常为液压机械刹车。通过两套刹车***，风机可以在任何情况下实现刹车功能。但是在需要人员进入发电机或机舱进行检修的情况，出于安全考虑，仅刹车是不够的。所以需要有一种纯机械结构的锁定装置，目前风电技术中多采用机械销子进行锁定。这种锁定装置分别安装在轮毂或发电机转子部分和定子部分上，在转动部件和静止部件上分别有销子锁定的开孔。通常风轮静止时销子和开孔不在同一位置，而此时作用在转子部件上的摩擦力矩也很大，简单的依靠人力很难将销子和开孔对齐。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明提供一种用于直驱式风力发电机的刹车定位装置，它结构简单，定位锁定准确。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明包括置于机舱底座并可沿与发电机主轴平行方向运动的定位销，发电机上开有与定位销配合的定位孔，在锁定发电机时，所述定位销***定位孔中，其特征在于：还包括控制器、与发电机连接的控制其转动的变频驱动装置、刹车装置以及置于机舱底座的接近开关，变频驱动装置及接近开关分别与控制器连接，刹车装置分别连接发电机和变频驱动装置，在发电机上开有检测孔，在定位销对准定位孔时，所述检测孔与接近开关相对应，检测定位孔的位置。

所述变频驱动装置包括箱式变压器、变频器及两个断路器，所述箱式变压器通过第一断路器1K1的主触点与变频器的网侧整流单元端连接，变频器的逆变单元端通过第二断路器的主触点分别连接发电机的定子和和刹车装置，两个个断路器的第一辅助触点分别连接控制器的数字量输出模块，第二辅助触点分别连接电源的低电平，相应的辅助触点连接的数字量输出模块的数字量输出变化时，实现相应的断路器的分、合，变频器与控制器连接。

所述的刹车装置包括刹车电阻和第三断路器，第三断路器一端分别连接第二断路器和发电机定子，另一端通过刹车电阻接地，第三断路器的第一辅助触点连接控制器的数字量输出模块，第二辅助触点连接电源的低电平，数字量输出变化时，实现第三断路器的分、合。

本发明的有益效果是:

本发明改变了以往直驱式发电机组刹车不好锁定的情况，实现了准确且容易实现的刹车方式。

本发明利用了直驱发电机既有发电机功能同时又可作电动机使用的特点，在发电机定子上连接由控制器控制的刹车驱动装置，使发电机刹车时，定位销能够自动对准定位孔锁定。

本发明的刹车驱动装置通过相应的三个断路器辅助触点连接的数字量输出模块控制数字量输出变化，实现相应的断路器的分、合，控制器通过控制驱动变频器变频运行使发电机转动，实现定位孔与定位销位置重合，通过与控制器连接的接近开关检测定位孔与定位销的相对位置，结构简单，检测、定位、锁定准确，不需依靠人力。

附图说明

图1为本发明中机械部分在不同运动状态，定位销和定位孔相对位置关系的结构示意图，其中：

图1a为发电机正常运转发电时逆时针旋转的结构示意图；

图1b为图1a的俯视图；

图1c为通常状况下，发电机停止时的结构示意图；

图1d为图1c的俯视图；

图1e为本发明刹车驱动装置带动发电机转动，定位孔达到定位销对应位置并锁定发电机的结构示意图；

图1f为图1e的俯视图。

图2为本发明中刹车驱动装置的电路原理图。

图3为图2中三个断路器与控制器连接的电路原理图。

图中：1.发电机，2.检测孔，3.定位孔，4.接近开关，4’.接近开关在发电机上对应的位置，5’.定位销在发电机上对应的位置，5.定位销，6.机舱底座， 1K1.第一断路器，2K1.第二断路器，3K1.第三断路器，A1.第一辅助触点，A2第二辅助触点，MT.变频器，U1.变频器，1U1.整流单元，2U1. 逆变单元，3R1.刹车电阻，A. 数字量输出模块，X1.端子排。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例：如图1、图2所示，本发明包括置于机舱底座6并可沿与发电机1的主轴平行方向运动的定位销5、控制器、与发电机1连接的控制其转动的变频驱动装置和置于机舱底座6的接近开关4，发电机1上开有与定位销5配合的定位孔3，在锁定发电机1时，所述定位销5***定位孔3中，变频驱动装置和接近开关4分别与控制器连接，刹车装置分别连接发电机1和变频驱动装置，在发电机1上开有检测孔2，在定位销5***定位孔3中时，所述检测孔2与接近开关4相对应，用于检测定位孔3的位置。

如图2、图3所示，本例中所述变频驱动装置包括箱式变压器MT、变频器U1、刹车电阻及两个断路器，所述箱式变压器MT通过端子铜排接至第一断路器1K1的主触点，第一断路器1K1的主触点与变频器的网侧整流单元1U1端连接，变频器的逆变单元2U1端通过第二断路器2K1的主触点分别连接发电机1的定子和刹车装置第一、第二个断路器1K1、2K1的第一辅助触点A1分别连接控制器的数字量输出模块，第二辅助触点A2分别连接电源的低电平GND，相应的辅助触点连接的数字量输出模块的数字量输出变化时，实现相应的断路器的分、合，变频器U1与控制器连接。

如图2所示，本例中所述的刹车装置包括刹车电阻3R1和第三断路器3K1，第三断路器3K1一端分别连接第二断路器2K1和发电机1的定子，另一端通过刹车电阻3R1接地，第三断路器3K1的第一辅助触点连接控制器的数字量输出模块A，第二辅助触点连接电源的低电平，数字量输出变化时，实现第三断路器3K1的分、合。

本例中所述的控制器为PLC可编程控制器，通过控制器控制变频器，其工作原理，如图1、图2、图3所示：

1.当风轮转子***需要锁定时，首先利用变桨***将叶片桨距角调整到90度，叶片失去动力来源在摩擦力作用下转速逐步降低，叶轮转子***正常刹车完成。此时风轮转子并不绝对静止。

2.当风轮转速低于1rpm时，闭合第三断路器3K1，采用电阻制动使风轮转子静止。但此时定位销5和定位孔3可能没有在同一位置，无法使定位销***到定位孔中锁定。

3.在利用电阻制动使风轮转子静止后，断开第三断路器3K1，随后闭合第一断路器1K1，闭合第二断路器2K1，利用变频器驱动发电机1顺时针转动，在发电机1转动过程中，接近开关4检测定位销5和定位孔3的位置是否重合，在定位孔3和定位销5位置重合后，变频器控制发电机1停止转动，保持其在静止位置，此时可将定位销5旋入定位孔3中。

4.断开第二断路器2K1，断开第一断路器1K1，锁定过程结束。 

Claims (3)

1.一种用于直驱式风力发电机的刹车定位装置，包括置于机舱底座并可沿与发电机主轴平行方向运动的定位销，发电机上开有与定位销配合的定位孔，在锁定发电机时，所述定位销***定位孔中，其特征在于：还包括控制器、与发电机连接的控制其转动的变频驱动装置、刹车装置以及置于机舱底座的接近开关，变频驱动装置及接近开关分别与控制器连接，刹车装置分别连接发电机和变频驱动装置，在发电机上开有检测孔，在定位销对准定位孔时，所述检测孔与接近开关相对应，检测定位孔的位置。

2.根据权利要求1所述的用于直驱式风力发电机的刹车定位装置，其特征在于：所述变频驱动装置包括箱式变压器、变频器及两个断路器，所述箱式变压器通过第一断路器1K1的主触点与变频器的网侧整流单元端连接，变频器的逆变单元端通过第二断路器的主触点分别连接发电机的定子和和刹车装置，两个个断路器的第一辅助触点分别连接控制器的数字量输出模块，第二辅助触点分别连接电源的低电平，相应的辅助触点连接的数字量输出模块的数字量输出变化时，实现相应的断路器的分、合，变频器与控制器连接。

3.根据权利要求1所述的用于直驱式风力发电机刹车的定位装置，其特征在于：所述的刹车装置包括刹车电阻和第三断路器，第三断路器一端分别连接第二断路器和发电机定子，另一端通过刹车电阻接地，第三断路器的第一辅助触点连接控制器的数字量输出模块，第二辅助触点连接电源的低电平，数字量输出变化时，实现第三断路器的分、合。

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