[发明专利]一种兆瓦级风力发电机组的刹车系统及控制方法

权利要求书

1.一种兆瓦级风力发电机组的刹车系统，其特征在于：它包括一设置在发电机组的增速齿轮箱输出轴与高速轴之间的扭转减振器，一安装在所述高速轴上的钢制刹车盘，一与所述钢制刹车盘对应的液压刹车闸钳，一套控制所述液压刹车闸钳的液压系统，一设置在所述增速齿轮箱输出轴或高速轴上的速度传感器，一设置在固定支架上的风速计，所述液压系统、速度传感器和风速计分别通过数据线连接一装载有控制系统的计算机；

所述扭转减振器包括一连接在所述增速齿轮箱输出轴的主动盘毂，一连接在所述高速轴上的从动盘毂，一套接在所述从动盘毂上的减振压盘，所述主动盘毂与从动盘毂、从动盘毂与减振压盘之间分别设置有减振摩擦片，所述主动盘毂、从动盘毂、减振压盘相互对应开有若干放置有减振弹簧的长方形的窗口，在所述减振弹簧的外侧圆周上，若干限位销穿过所述从动盘毂将所述主动盘毂与所述减振压盘连成一体，在所述减振弹簧的内侧圆周上，若干紧固螺栓穿过所述从动盘毂将所述主动盘毂与所述减振摩擦片、减振压盘连接成一体；

所述液压系统包括一油泵，所述油泵通过油管连接一液动换向阀，所述液动换向阀通过油管连接一电磁换向阀，所述电磁换向阀通过数据线连接所述计算机，并通过油路控制所述液动换向阀换向，通过油路连接所述油泵，所述液动换向阀通过油管连接一液压缸的活塞两端，所述活塞的输出端连接所述液压刹车闸钳。

2.如权利要求1所述的一种兆瓦级风力发电机组的刹车系统，其特征在于：所述的扭转减振器的主动盘毂和减振压盘的长方形窗口与减振弹簧接触的地方设置有翻边。

3.如权利要求1所述的一种兆瓦级风力发电机组的刹车系统，其特征在于：设置在所述增速齿轮箱输出轴或高速轴上的速度传感器为霍尔速度传感器，与其配合在所述主动盘毂或从动盘毂上设置有一测速盘。

4.如权利要求2所述的一种兆瓦级风力发电机组的刹车系统，其特征在于：设置在所述增速齿轮箱输出轴或高速轴上的速度传感器为霍尔速度传感器，与其配合在所述主动盘毂或从动盘毂上设置有一测速盘。

5.如权利要求1或2或3或4所述的一种兆瓦级风力发电机组的刹车系统，其特征在于：所述液压系统中设置了溢流阀和防止回流的单向阀。

6.如权利要求1或2或3或4或5所述的一种兆瓦级风力发电机组的刹车系统的控制方法，包括以下步骤：

1)在计算机系统中预置常规刹车高速轴的极限转速w，角加速度底值L和峰值H；

2)由计算机采集速度传感器获得的高速轴转速W和风速计获得的风速Vw；

3)由计算机根据高速轴的转速W和风速Vw，计算出液压刹车闸钳加压时的最佳压力P：

P=12iηAρυw3CP-JB·(ω·i)-JG·ω·R]]>

其中：

J_B：叶片转动惯量，风力发电机组制造好以后，就已经固定；

J_G：发电机转动惯量，风力发电机组制造好以后，就已经固定；

高速轴角加速度

A：迎风面积，风力发电机组制造好以后，就已经固定；

i：增速比，风力发电机组制造好以后，就已经固定；

C_P：风能利用系数，根据当地气候条件选取；

ρ：空气密度，根据当地气候条件选取；

v_w：风速，由风速计测量得到；

η：齿轮箱传动效率，风力发电机组制造好以后，就已经相对固定；

R：制动力臂，液压刹车闸钳作用点到刹车盘中心的距离，安装好后就已经确定；

3)判断高速轴的转速W是否大于设定值w：

a)若W小于w，进入常规刹车模式，一次刹死停机，刹车过程结束；

b)若W大于w，则进入步骤4)；

4)首先判断开始刹车以来是否有过刹车动作：

a)若之前没有刹车动作，则控制液压系统用最佳压力P进行加压刹车，延时一段时间t后，第二次采集高速轴转速W₁，并保存在系统内，根据计算机获得的延时时间t，计算出瞬时的高速轴的角加速度

b)若之前已经有过刹车动作，由系统已经保存的上一次刹车后的高速轴的转速W₁和当前获得的高速轴的转速W，根据计算出瞬时的高速轴的角加速度

5)判断计算得到的角加速度值与系统设置的角加速度底值L、峰值H的关系，判断液压系统应该增压，减压还是保压控制；

6)执行压力控制：

a)选择增压控制时，计算机控制电磁换向阀一侧通电，电磁换向阀通过液动换向阀控制液压缸中的活塞向增加液压刹车闸钳与钢制刹车盘之间摩擦力的方向给油；

b)选择减压控制时，计算机控制电磁换向阀另一侧通电，电磁换向阀通过液动换向阀控制液压缸中的活塞向降低液压刹车闸钳与钢制刹车盘之间摩擦力的方向给油；

c)选择保压控制时，计算机控制电磁换向阀的两侧都不通电，液动换向阀位于中位，向活塞两端供油，保持液压刹车闸钳与钢制刹车盘之间的摩擦力不变；

7)时间延时后，回到步骤2)。