CN216873097U - 一种电磁制动装置与系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种电磁制动装置与系统，涉及风力发电技术领域。该电磁制动装置包括整流模块、电压检测模块、制动电阻模块，整流模块的输入端、电压检测模块均用于与发电机的输出端电连接，整流模块的输出端与制动电阻模块电连接；其中，当电压检测模块检测到发电机的输出端电压增大时，调控制动电阻模块导通，以防止发电机超速。本申请提供的电磁制动装置与系统具有能够保证风机安全的优点。

Description

一种电磁制动装置与系统

技术领域

本申请涉及风力发电技术领域，具体而言，涉及一种电磁制动装置与系统。

背景技术

风能是一种清洁可再生能源，风力发电的装机容量越来越多。随着风力发装机容量的增多，风机倒塔时有发生，造成重大的经济损失，有时伴随有人员伤亡。

风机倒塔的主要原因是风机超速造成塔筒振荡所致，因此，对风机进行超速防护可预防风机超速。永磁同步以风电发电机组因为其采用全功率变流器、传动机构简化等优点逐步取代双馈发电机组成为风力发电的主流。永磁同步发电机组也因为转速低，难以获得大的机械制动力，其制动主要依赖于浆叶空气制动，当变浆系统出现故障，例如两个以上浆叶不能收回制动时，将无法获得足够的空气制动力，如果此时风机脱网，没有电制动力，风机就可能超速倒塔。

综上，现有技术中可能由于风机超载出现风机倒塔的问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种电磁制动装置与系统，以解决现有技术中可能由于风机超载出现风机倒塔的问题。

为了实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：

一方面，本申请提供了一种电磁制动装置，所述电磁制动装置包括整流模块、电压检测模块、制动电阻模块，所述整流模块的输入端、所述电压检测模块均用于与发电机的输出端电连接，所述整流模块的输出端与所述制动电阻模块电连接；其中，

当所述电压检测模块检测到所述发电机的输出端电压增大时，调控所述制动电阻模块导通，以防止所述发电机超速。

可选地，所述制动电阻模块包括制动电阻与斩控开关，所述制动电阻与所述斩控开关并联，所述制动电阻、所述斩控开关均与所述整流模块的输出端电连接。

可选地，所述制动电阻包括铸铁电阻。

可选地，所述斩控开关包括NMOS管斩控开关。

可选地，所述电磁制动装置还包括短接晶闸管，所述短接晶闸管与所述整流模块的输出端电连接。

可选地，所述整流模块包括整流桥。

可选地，所述电磁制动装置还包括电流检测模块，所述电流检测模块与所述整流模块的输入端电连接。

可选地，所述电流检测模块包括第一电流传感器、第二电流传感器以及第三电流传感器，所述第一电流传感器与所述整流模块的第一相输入端电连接；所述第二电流传感器与所述整流模块的第二相输入端电连接；所述第三电流传感器与所述整流模块的第三相输入端电连接。

可选地，电磁制动装置还包括隔离开关，所述隔离开关分别与所述整流模块、所述发电机电连接。

另一方面，本申请实施例还提供了一种电磁制动系统，所述电磁制动系统包括发电机与上述的电磁制动装置，所述发电机与所述电磁制动装置连接。

相对于现有技术，本申具有以下有益效果：

本申请提供了一种电磁制动装置与系统，该电磁制动装置包括整流模块、电压检测模块、制动电阻模块，整流模块的输入端、电压检测模块均用于与发电机的输出端电连接，整流模块的输出端与制动电阻模块电连接；其中，当电压检测模块检测到发电机的输出端电压增大时，调控制动电阻模块导通，以防止发电机超速。由于本申请提供的电磁制动装置中包括制动电阻模块，一旦出现发电机超速情况时，则可调控制动电阻模块导通，进而可以将发电机能量消耗在制动电阻上，同时产生制动力使风机制停，从而保证风机的安全。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。

图1为本申请实施例提供的电磁制动装置的模块示意图。

图2为本申请实施例提供的电磁制动装置的电路示意图。

图中：

100-电磁制动装置；110-电压检测模块；120-整流模块；130-制动电阻模块；140-电流检测模块；Rz-制动电阻；Tch-斩控开关；150-隔离开关。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

正如背景技术中所述，现有技术中可能出现由于风机超载导致风机倒塔的问题。

有鉴于此，为了解决风机倒塔的问题，本申请提供了一种电磁制动装置，通过增设制动电阻模块的方式，防止发电机超速。

下面对本申请提供的电磁制动装置进行示例性说明：

作为一种可选的实现方式，请参阅图1，电磁制动装置100包括整流模块120、电压检测模块110、制动电阻模块130，整流模块120的输入端、电压检测模块110均用于与发电机的输出端电连接，整流模块120的输出端与制动电阻模块130电连接；其中，当电压检测模块110检测到发电机的输出端电压增大时，调控制动电阻模块130导通，以防止发电机超速。

通过设置制动电阻模块130，使得当发电机的风机超速时，可以投入制动电阻模块130，进而可以依靠将发电机能量消耗在制动电阻模块130上，同时产生制动力使风机制停，保证风机的安全。

作为一种实现方式，请参阅图2，本申请提供的整流模块120可以为整流桥，由图可知，该整流桥包括6个二极管，分别为T1、T2、T3、T4、T5以及T6，其中，二极管T1的阳极与二极管T4的阴极相连，二极管T2的阳极与二极管T5的阴极相连，二极管T3的阳极与二极管T6的阴极相连，二极管T1、T2、T3的阴极、二极管T4、T5、T6的阳极均与制动电阻模块130电连接。发电机的输出端包括三相，分别为U相、V相以及W相，其中，U相连接于二极管T1的阳极与二极管T4的阴极之间，V相连接于二极管T2的阳极与二极管T5的阴极之间，W相连接于二极管T3的阳极与二极管T6的阴极之间，进而通过整流模块120将发电机输出端的电压进行整流。

可选地，制动电阻模块130包括制动电阻Rz与斩控开关Tch，制动电阻Rz与斩控开关Tch并联，制动电阻Rz、斩控开关Tch均与整流模块120的输出端电连接。其中，当整流桥满开放后，随着发电电压的降低，为了维持制动力基本不变，利用斩控开关Tch控制减等效制动电阻Rz，直到制动电阻Rz完全切除。

需要说明的是，斩控开关Tch指在电路中能够迅速切断、迅速闭合开关管，可选的，本申请提供的斩控开关Tch为NMOS管斩控开关，当然地，在其它的一些实施例中，斩控开关Tch也可为其它类型的开关，例如可以为PMOS管斩控开关，在此不做限定。

此外，现有技术中，由于电磁制动只在风机超速时投入使风机制停，制动时间约为3-5min，制动电阻Rz采用常用的不锈钢或绕线电阻，其热容量小，因平均功率大，必须配有强迫通风系统。

而采用通风系统不仅增加成本，且导致整个装置的体积较大。有鉴于此，本申请提供的制动电阻Rz可以采用铸铁电阻，进而利用铸铁电阻的热容量吸收制动能量。

第一方面，采用铸铁电阻的方式可以极大的减小制动的电阻的成本。

第二方面，利用铸铁电阻的方式制作制动电阻模块130，其电阻工艺简单，利用热其热容量吸收制动能量，无须强迫通风，因此成本大大降低。相同吸收能力条件下，铸铁电阻价格只有不锈钢电阻的20％-30％，降低了70％-80％。

第三方面，由于取消了通风系统，因此制动电阻Rz的可靠性得到提高。

因此，本申请采用铸铁电阻作为制动电阻模块130中制动电阻Rz，大大降低了整套电磁制动装置100的成本，有利于电磁制动装置100的大力推广，从而提高永磁风力发电组的安全性，有利于推动风力发电的健康发展。

不仅如此，作为一种实现方式，磁制动装置还包括短接晶闸管，短接晶闸管与整流模块120的输出端电连接。在实际应用中，当整流桥满开放后，随着发电电压的降低，为了维持制动力基本不变，利用斩控开关Tch控制减等效制动电阻Rz，直到制动电阻Rz完全切除，再投入短接晶闸管Ts。

为了保证检测的准确性，不仅需要对输入电压进行检测，还需要对输入电流进行检测，在此基础上，电磁制动装置100还包括电流检测模块140，电流检测模块140与整流模块120的输入端电连接。电流检测模块140用于检测发电机的输出电流。

其中，电流检测模块140包括第一电流传感器、第二电流传感器以及第三电流传感器，第一电流传感器与整流模块120的第一相输入端电连接；第二电流传感器与整流模块120的第二相输入端电连接；第三电流传感器与整流模块120的第三相输入端电连接。

通过设置电流检测模块140与电压检测模块110，可以实时获取发电机输出的电流与电压，进而可以试试调控是否将制动电阻模块130导通。当然地，在另外的实现方式中，也可以不采用电压与电流的方式实现对发电机中的风机是否超速的检测，例如可采用转速传感器检测风机的转速，在此不做限定。

此外，为了保护电磁制动装置100，本申请提供的电磁制动装置100还包括隔离开关150，隔离开关150分别与所述整流模块120、所述发电机电连接。当隔离开关150闭合时，发电机的输出端与电磁制动装置100相连；当隔离开关150断开时，发电机的输出端与电磁制动装置100隔断。可以理解地，隔离开关150包括第一开关、第二开关以及第三开关，第一开关与整流模块120的第一相输入端电连接；第二开关与整流模块120的第二相输入端电连接；第三开关与整流模块120的第三相输入端电连接。

基于上述实现方式，本身亲实施例还提供了一种电磁制动系统，该电磁制动系统包括发电机与上述的电磁制动装置100，发电机与电磁制动装置100连接。

综上所述，本申请提供了一种电磁制动装置与系统，该电磁制动装置包括整流模块、电压检测模块、制动电阻模块，整流模块的输入端、电压检测模块均用于与发电机的输出端电连接，整流模块的输出端与制动电阻模块电连接；其中，当电压检测模块检测到发电机的输出端电压增大时，调控制动电阻模块导通，以防止发电机超速。由于本申请提供的电磁制动装置中包括制动电阻模块，一旦出现发电机超速情况时，则可调控制动电阻模块导通，进而可以将发电机能量消耗在制动电阻上，同时产生制动力使风机制停，从而保证风机的安全。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种电磁制动装置，其特征在于，所述电磁制动装置包括整流模块、电压检测模块、制动电阻模块，所述整流模块的输入端、所述电压检测模块均用于与发电机的输出端电连接，所述整流模块的输出端与所述制动电阻模块电连接；其中，

当所述电压检测模块检测到所述发电机的输出端电压增大时，调控所述制动电阻模块导通，以防止所述发电机超速。

2.如权利要求1所述的电磁制动装置，其特征在于，所述制动电阻模块包括制动电阻与斩控开关，所述制动电阻与所述斩控开关并联，所述制动电阻、所述斩控开关均与所述整流模块的输出端电连接。

3.如权利要求2所述的电磁制动装置，其特征在于，所述制动电阻包括铸铁电阻。

4.如权利要求2所述的电磁制动装置，其特征在于，所述斩控开关包括NMOS管斩控开关。

5.如权利要求1所述的电磁制动装置，其特征在于，所述电磁制动装置还包括短接晶闸管，所述短接晶闸管与所述整流模块的输出端电连接。

6.如权利要求1所述的电磁制动装置，其特征在于，所述整流模块包括整流桥。

7.如权利要求1所述的电磁制动装置，其特征在于，所述电磁制动装置还包括电流检测模块，所述电流检测模块与所述整流模块的输入端电连接。

8.如权利要求7所述的电磁制动装置，其特征在于，所述电流检测模块包括第一电流传感器、第二电流传感器以及第三电流传感器，所述第一电流传感器与所述整流模块的第一相输入端电连接；所述第二电流传感器与所述整流模块的第二相输入端电连接；所述第三电流传感器与所述整流模块的第三相输入端电连接。

9.如权利要求1所述的电磁制动装置，其特征在于，电磁制动装置还包括隔离开关，所述隔离开关分别与所述整流模块、所述发电机电连接。

10.一种电磁制动系统，其特征在于，所述电磁制动系统包括发电机与如权利要求1至9任一项所述的电磁制动装置，所述发电机与所述电磁制动装置连接。

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