CN113818998A - 一种风电发电机安全防护刹车系统 - Google Patents

一种风电发电机安全防护刹车系统 Download PDF

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CN113818998A CN202110701673.XA CN202110701673A CN113818998A CN 113818998 A CN113818998 A CN 113818998A CN 202110701673 A CN202110701673 A CN 202110701673A CN 113818998 A CN113818998 A CN 113818998A
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蔡晓峰
倪维东
王云涛
王小东
鲁胜
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李桂民
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Abstract

本发明公开了一种风电发电机安全防护刹车系统，包括，计算判断模块，包括数据中控单元、与数据中控单元电连接的数据面板以及设置在数据中控单元上的电源模块；刹车模块，包括与数据中控单元和电源模块相连的数据存储单元、用于将初始电压与实际电压进行对比的电压判断模块以及用于判断时间的时间判断单元，所述时间判断单元和电压判断模块相连，所述数据中控单元上设有刹车部件；以及，反馈模块，所述反馈模块设置在刹车模块上。

Description

一种风电发电机安全防护刹车系统
技术领域
本发明涉及风力发电机的技术领域，尤其涉及一种风电发电机安全防护刹车系统。
背景技术
目前，高速风力发电机是通过将其内部线圈短路的方式使该内部线圈产生电流，从而降低风车转速，进而达到刹车的目的，随后释放刹车，这种刹车方式具有以下缺点：当触发刹车后，如果在释放刹车时风速较大，则风力发电机又会在高风速下高速旋转，因此不能达到刹车的目的，且由于此时风力发电机内部线圈电流增大产生热量，如果风速持续较大，会造成风力发电机内部热量聚集而损坏所述风力发电机。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述现有风电发电机安全防护刹车系统及建立方法存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明目的是提供一种风电发电机安全防护刹车系统及建立方法。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种风电发电机安全防护刹车系统，包括，计算判断模块，包括数据中控单元、与数据中控单元电连接的数据面板以及设置在数据中控单元上的电源模块；刹车模块，包括与数据中控单元和电源模块相连的数据存储单元、用于将初始电压与实际电压进行对比的电压判断模块以及用于判断时间的时间判断单元，所述时间判断单元和电压判断模块相连，所述数据中控单元上设有刹车部件；以及，反馈模块，所述反馈模块设置在刹车模块上。
作为本发明所述风电发电机安全防护刹车系统的一种优选方案，其中：所述电压判断模块包括与电源模块电连接的电源检测线、设置在电源模块上的电流检测单元以及信号输出单元，
所述风力发电机上设置有信号输出天线，所述信号输出天线上设有太阳能发电电源。
作为本发明所述风电发电机安全防护刹车系统的一种优选方案，其中：所述反馈模块包括信息反向输入单元、设置在信息反向输入单元接口处的信息输入线以及与时间判断模块电连接的临界电流输入控制单元。
作为本发明所述风电发电机安全防护刹车系统的一种优选方案，其中：所述数据面板上设有数据采集模块以及数据分析模块，所述数据分析模块与电压判断模块以及电流检测单元并联，
其中，所述数据分析模块上电连接有安全链单元。
作为本发明所述风电发电机安全防护刹车系统的一种优选方案，其中：所述信号输出单元包括利用WIFI实现通信的第一通信模块、利用4G实现通信的第二通信模块、采用485总线通信的第三通信模块，所述第一通信模块、第二通信模块和第三通信模块均与所述数据中控单元连接。
作为本发明所述风电发电机安全防护刹车系统的一种优选方案，其中：还包括，
塔架组件，包括风机架、设置在风机架上的偏航轴承以及设置在偏航轴承上的风机头；
偏航组件，包括设置在偏航轴承外周壁上的控制齿轮、转动连接在主机架上的传动齿轮以及与传动齿轮相连的偏航电机；以及，
所述刹车部件设置在风机头下端。
作为本发明所述风电发电机安全防护刹车系统的一种优选方案，其中：所述刹车组件包括主机架内的放置腔、滑移连接在放置腔内的顶出杆以及与顶出杆配合的滑轨，所述顶出杆上向外伸出连杆，
其中，所述放置腔内靠近顶出杆处滑移连接有抱杆，所述抱杆和顶出杆形状为四分之一圆的圆弧条形，所述放置腔内设有连动部件。
作为本发明所述风电发电机安全防护刹车系统的一种优选方案，其中：所述连动部件包括转动连接在放置腔内的凸轮、与凸轮配合的配合杆以及设置在滑轨内的推杆，所述推杆前端设有与凸轮铰接，所述配合杆前端滑移后与抱杆末端抵接，所述凸轮外设置有凸块组，
其实，所述凸块组包括若干等距设置的凸块，所述凸块尺寸由小到大排列设置，所述主机架上设有与凸轮相连的电机。
作为本发明所述风电发电机安全防护刹车系统的一种优选方案，其中：所述放置腔靠近抱杆一端设有供抱杆滑移的配合轨，所述配合轨内滑移连接有连接杆，所述连接杆外包覆有驱动弹簧。
作为本发明所述风电发电机安全防护刹车系统的一种优选方案，其中：所述连接杆包括若干相互铰接的连接块，所述连接块的转动平面竖直设置，所述连接块与连接块之间连接有弹性绳，所述连接块的外周壁上开设成弧面。
本发明的有益效果：。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明风电发电机安全防护刹车系统的整体结构示意图。
图2为本发明风电发电机安全防护刹车系统所述的风机头结构示意图。
图3为本发明风电发电机安全防护刹车系统所述的偏航组件结构示意图。
图4为本发明风电发电机安全防护刹车系统所述的放置腔内部结构示意图。
图5为本发明风电发电机安全防护刹车系统所述的连接杆结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
再其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
实施例1
参照图1，一种风电发电机安全防护刹车系统，包括，计算判断模块100，包括数据中控单元101、与数据中控单元101电连接的数据面板102以及设置在数据中控单元101上的电源模块103；刹车模块200，包括与数据中控单元101和电源模块103相连的数据存储单元201、用于将初始电压与实际电压进行对比的电压判断模块202以及用于判断时间的时间判断单元，时间判断单元和电压判断模块202相连，数据中控单元101上设有刹车部件；以及，反馈模块300，反馈模块300设置在刹车模块200上，判断模块包括与电源模块103电连接的电源检测线、设置在电源模块103上的电流检测单元202a以及信号输出单元202b，风力发电机上设置有信号输出天线，信号输出天线上设有太阳能发电电源，反馈模块300包括信息反向输入单元301、设置在信息反向输入单元301接口处的信息输入线以及与时间判断模块203电连接的临界电流输入控制单元302，数据面板102上设有数据采集模块303以及数据分析模块304，数据分析模块304与电压判断模块202以及电流检测单元202a并联，其中，数据分析模块304上电连接有安全链单元305，信号输出单元202b包括利用WIFI实现通信的第一通信模块、利用4G实现通信的第二通信模块、采用485总线通信的第三通信模块，第一通信模块、第二通信模块和第三通信模块均与所述数据中控单元101连接。
具体的，本发明主体包括计算判断模块100，在本实施例中，计算判断模块100包括数据中控单元101，数据中控单元101是数据的处理和分析中心，数据中控单元101为主控芯片，在本实施例中，主控芯片使用LPC1768芯片，进行数据的处理，同时在数据中控单元101上还电连有数据面板102，数据面板102是安装数据中控单元101的安装板，数据面板102上刻录有若干数据线路，用于进行数据的传输，分析，存储和分类，同时作为整体主板，控制整个风力发电机，然后在数据面板102的靠近数据中控单元101处的电源模块103，电源模块103用于给整个风力发电机的控制系统进行供电，提供电力。
进一步的，本发明还包括刹车模块200，刹车模块200主要包括与数据中控单元101电连接的数据存储单元201，数据存储单元201设置在插接在数据面板102上的数据插口，数据插口设置有四个，并排设置，分成第一插口、第二插口、第三插口以及第四插口，其中，第一插口和第三插口直接连接，第二插口和第四插口连接，进而在进行安装时，数据存储单元201在插接时，若插两个按照第一插口和第三插口或第二插口和第四插口的安装，进而便于数据的读取，数据存储单元201则是用于将电压数据、电流数据和风向数据进行存储，主要存储数据的初始状态，并且能够对数据进行分区，然后进行数据的存留，并且数据存储单元201同时还与电源模块103相连，进而进行存储。
进一步的，在数据存储单元201上还设置有用于将初始电压与实际电压进行对比的电压判断模块202，电压判断模块202用于将电源上的电压信号进行收取，然后从数据存储单元201中将输出信号进行收取，收取之后进行判断和对比，当判断到工作电压大于第一临界电压时，就会输出触发刹车信号，利用设置在数据中控单元101上的上的刹车部件进行刹车动作，同时还包括用于判断时间的时间判断单元，而时间判断单元则是将具体的在触发刹车信号后，进行刹车的动作的过程时间，这个时间进行判断，判断是否时间是否处于正常时间，并且记录，记录是否每一次的触发时间是否变短。
进一步的，还包括反馈模块300，反馈模块300则是能够对于数据的判断、发出进行反馈，利用反馈使得系统进行学习，以便优化系统的反应时间，反馈模块300设置在刹车模块200上，包括信息反向输入单元301，将信息进行反向的输出，然后在信息反向输入单元301的接口处设置有信息输入线，信息输入线则是方便系统的输入和输出，同时还为了进一步使得对错误信号的处理进行保险和进一步的精确，在时间判断模块203上电连接有临界电流输入控制单元302。
作为优选的，还包括有安全链单元305，安全链单元305能够根据数据分析模块304的分类之后的数据，根据类别进行安全链的构建，并且将每个安全链串联至整个防护系统上，并且安全链能够与每个判断模块进行连接，在当每一个判断模块出现故障时，都可以给出精确信号并进行控制。
进一步的，还设置有信号输出单元202b，在本实施例中信号输出单元202b包括利用WIFI实现通信的第一通信模块、利用4G实现通信的第二通信模块、采用485总线通信的第三通信模块，第一通信模块、第二通信模块和第三通信模块均与所述数据中控单元101连接。
操作过程：本发明风力发电机刹车系统，风力发电机系统根据风力发电机的电力输出参数对风力发电机执行刹车动作，并根据风力发电机的电力输出参数对风力发电机执行释放刹车动作，则不会造成在风速过高的情况下释放刹车，从而避免了所述风力发电机的电流过大，温度过高引起的设备损坏。
实施例2
参照图2-5，该实施例不同于第一个实施例的是：塔架组件400，包括风机架401、设置在风机架401上的偏航轴承402以及设置在偏航轴承402上的风机头403；偏航组件500，包括设置在偏航轴承402外周壁上的控制齿轮501、转动连接在主机架上的传动齿轮502以及与传动齿轮502相连的偏航电机503；以及，刹车部件设置在风机头403下端，刹车组件600包括主机架内的放置腔601、滑移连接在放置腔601内的顶出杆602以及与顶出杆602配合的滑轨603，顶出杆602上向外伸出连杆，其中，放置腔601内靠近顶出杆602处滑移连接有抱杆604，抱杆604和顶出杆602形状为四分之一圆的圆弧条形，放置腔601内设有连动部件605，连动部件605包括转动连接在放置腔601内的凸轮606、与凸轮606配合的配合杆607以及设置在滑轨603内的推杆608，推杆608前端设有与凸轮606铰接，配合杆607前端滑移后与抱杆604末端抵接，凸轮606外设置有凸块组609，其实，凸块组609包括若干等距设置的凸块，凸块尺寸由小到大排列设置，主机架上设有与凸轮606相连的电机，放置腔601靠近抱杆604一端设有供抱杆604滑移的配合轨700，配合轨700内滑移连接有连接杆701，连接杆701外包覆有驱动弹簧，连接杆701包括若干相互铰接的连接块702，连接块702的转动平面竖直设置，连接块702与连接块702之间连接有弹性绳703，连接块702的外周壁上开设成弧面。
具体的，本发明主体包括塔架，在本实施例中，塔架设置在整个风力发电机的上端位置，包括主机架，主机架整体形状为圆筒的框架形，并且在主机架的前端位置还设置有风速测向仪，用于对风速和风向都进行测量，并且自身能够旋转，可以实施对风向进行监控，本实施例中，风速测向仪实用FYF-1型号的风向风速仪，并且安装在上端的主要位置。
进一步的，还包括偏航组件500，在本实施例中，偏航组件500包括设置在主机架上的偏航轴承402，偏航轴承402沿水平方向设置，整体呈现圆盘形，并且中部位置中空，并且在偏航轴承402外侧设置有控制齿轮501，控制齿轮501环绕整个偏航轴承402设置，然后在主机架上还转动连接有与控制齿轮501啮合的传动齿轮502，传动齿轮502为小齿轮，利用两个齿轮的啮合对偏航轴承402进行控制，使得整个风机上端进行转向，正对风向，偏航电机503则直接与传动齿轮502相连。
进一步的，在本实施例中，刹车组件600包括开设在主机架内的放置腔601，在放置腔601内滑移连接有顶出杆602，顶出杆602的形状为半圆的弧形条状，为了能使得顶出杆602进行滑移，并且滑移的路径是沿着环形的长度方向滑移，在放置腔601内固定有与顶出杆602配合的滑轨603，并且顶出杆602和滑轨603的形状都为四分之一的圆的长度，顶出杆602在滑移后会向上伸出，能够卡住传动齿轮502和控制齿轮501之间。
然后在放置腔601的靠近顶出杆602处还设置有抱杆604，从上方看时，抱杆604的位置与顶出杆602的位置之间夹角为90°，然后在顶出杆602向下滑移后，会使得抱杆604向上滑移，伸出后抵接到偏航轴承402，托起整个风力发电机上端，同时在抱杆604和顶出杆602之间设有连动部件605。
在本实施例中，连动部件605包括转动连接在放置腔601内的凸轮606，凸轮606的转动平面水平设置，然后在放置腔601内还设置有配合杆607，配合杆607沿着直线方向设置，并且与抱杆604的水平方向一致设置，然后在凸轮606转动后会驱动配合杆607的前后滑移，使得配合杆607在水平方向进行直线的滑移，为了能使得顶出杆602在向下滑移后会推动凸轮606的转动，在滑轨603的末端处还设置有推杆608，推杆608保持设置在滑轨603的水平位置处，并且推杆608的前端还伸出有一段弯折的弧形杆，弧形杆的前端与凸轮606的侧壁铰接，进而在凸轮606转动后，会驱动顶起杆的移动，为了实现抱杆604的移动，配合杆607的前端连接有连接杆701，连接杆701可以弯折，能够实现将抱杆604的推出。
然后在放置腔601内固定有供抱杆604滑移的配合轨700，同时在本实施例中，连接杆701包括若干个首尾依次铰接的连接块702，连接块702的转动平面竖直设置，连接块702与连接块702之间的铰接位置是在连接块702的上端位置，并且在每两个相邻的连接块702之间连接有弹性绳703，弹性绳703可以使得连接块702与连接块702向相互靠近方向移动，然后为了不妨碍连接块702在配合轨700内的滑移，在每个连接块702的侧边上都设置成弧面。
然后在凸轮606上直接连接有电机，电机能驱动凸轮606的转动，同时在凸轮606的外侧边上设置有若干个大小不一致的凸块，凸轮606转动后会使得凸块与顶起杆或抱杆604抵接，进而可以实现不同距离的推动，并且凸块有两组，两组凸块之间呈现90度设置，分别对应顶起杆和抱杆604。
进一步的，在顶出杆602的外壁上开设有若干个凹槽，凹槽沿着顶出杆602的外壁等距开设，然后在放置腔601内固定有与凹槽配合的柔性片，柔性片竖直设置，上端向顶出杆602弯折，始终与凹槽配合。
其余结构均与实施例1相同。
操作过程：在进行刹车操作时，首先会电压判断模块202和电流判断模块进行测量，然后利用中控单元进行控制，然后启动电机，使得电机驱动顶起杆的转动，然后使得顶起杆卡到传动齿轮502和控制齿轮501之间，然后使得整个风力发电机的上端取消转动，防止因为转动角度过大，而影响正常工作，使得将风力发电机上端的叶片能够后续校正，并且同时驱动抱杆604，使得抱杆604向上或向下移动，进而卡住整个风力发电机上端，使得防止风机上端摆动过大而导致风机卡死，此设置可以使得整个风力发电机的上端实现刹车，防止因为系统错误而导致整个风力发电机的误操作。
重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的（例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值（例如，温度、压力等）、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等）。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。
应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种风电发电机安全防护刹车系统，其特征在于：包括，
计算判断模块(100)，包括数据中控单元(101)、与数据中控单元(101)电连接的数据面板(102)以及设置在数据中控单元(101)上的电源模块(103)；
刹车模块(200)，包括与数据中控单元(101)和电源模块(103)相连的数据存储单元(201)、用于将初始电压与实际电压进行对比的电压判断模块(202)以及用于判断时间的时间判断单元，所述时间判断单元和电压判断模块(202)相连，所述数据中控单元(101)上设有刹车部件；以及，
反馈模块(300)，所述反馈模块(300)设置在刹车模块(200)上。
2.如权利要求1所述的风电发电机安全防护刹车系统，其特征在于：所述电压判断模块(202)包括与电源模块(103)电连接的电源检测线、设置在电源模块(103)上的电流检测单元(202a)以及信号输出单元(202b)，
所述风力发电机上设置有信号输出天线，所述信号输出天线上设有太阳能发电电源。
3.如权利要求1所述的风电发电机安全防护刹车系统，其特征在于：所述反馈模块(300)包括信息反向输入单元(301)、设置在信息反向输入单元(301)接口处的信息输入线以及与时间判断模块(203)电连接的临界电流输入控制单元(302)。
4.如权利要求3所述的风电发电机安全防护刹车系统，其特征在于：所述数据面板(102)上设有数据采集模块(303)以及数据分析模块(304)，所述数据分析模块(304)与电压判断模块(202)以及电流检测单元(202a)并联，
其中，所述数据分析模块(304)上电连接有安全链单元(305)。
5.如权利要求2所述的风电发电机安全防护刹车系统，其特征在于：所述信号输出单元(202b)包括利用WIFI实现通信的第一通信模块、利用4G实现通信的第二通信模块、采用485总线通信的第三通信模块，所述第一通信模块、第二通信模块和第三通信模块均与所述数据中控单元(101)连接。
6.如权利要求1所述的风电发电机安全防护刹车系统，其特征在于：还包括，
塔架组件(400)，包括风机架(401)、设置在风机架(401)上的偏航轴承(402)以及设置在偏航轴承(402)上的风机头(403)；
偏航组件(500)，包括设置在偏航轴承(402)外周壁上的控制齿轮(501)、转动连接在主机架上的传动齿轮(502)以及与传动齿轮(502)相连的偏航电机(503)；以及，
所述刹车部件设置在风机头(403)下端。
7.如权利要求6所述的风电发电机安全防护刹车系统，其特征在于：所述刹车组件(600)包括主机架内的放置腔(601)、滑移连接在放置腔(601)内的顶出杆(602)以及与顶出杆(602)配合的滑轨(603)，
其中，所述放置腔(601)内靠近顶出杆(602)处滑移连接有抱杆(604)，所述抱杆(604)和顶出杆(602)形状为四分之一圆的圆弧条形，所述放置腔(601)内设有连动部件(605)。
8.如权利要求7所述的风电发电机安全防护刹车系统，其特征在于：所述连动部件(605)包括转动连接在放置腔(601)内的凸轮(606)、与凸轮(606)配合的配合杆(607)以及设置在滑轨(603)内的推杆(608)，所述推杆(608)前端设有与凸轮(606)铰接，所述配合杆(607)前端滑移后与抱杆(604)末端抵接，所述凸轮(606)外设置有凸块组(609)，
其实，所述凸块组(609)包括若干等距设置的凸块，所述凸块尺寸由小到大排列设置，所述主机架上设有与凸轮(606)相连的电机。
9.如权利要求8所述的风电发电机安全防护刹车系统，其特征在于：所述放置腔(601)靠近抱杆(604)一端设有供抱杆(604)滑移的配合轨(700)，所述配合轨(700)内滑移连接有连接杆(701)，所述连接杆(701)外包覆有驱动弹簧。
10.如权利要求9所述的风电发电机安全防护刹车系统，其特征在于：所述连接杆(701)包括若干相互铰接的连接块(702)，所述连接块(702)的转动平面竖直设置，所述连接块(702)与连接块(702)之间连接有弹性绳(703)，所述连接块(702)的外周壁上开设成弧面。
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