[发明专利]三角型两级式自主谐振协同限速系统及设有该系统的风机

说明书

本发明涉及一种三角型两级式自主谐振协同限速系统及设有该系统的风机，三角型两级式自主谐振协同限速系统包括转子结构、定子结构和RLC谐振电路；所述定子结构包括星形连接的三相定子绕组；所述转子结构包括永磁转子，永磁转子用于与风机同轴设置；所述RLC谐振电路的结构包括三个星形连接的谐振电容器和三个星形连接的谐振电感，各谐振电容器和谐振电感分别连接定子结构中相应的绕组，并在连接的线路上分别设置有相应的谐振电阻。本发明所提供的技术方案中，由于限速系统能够防止风机的转速过大，所以风机不会工作在极限工况下，从而提高风机的安全性和使用寿命，并且能够减少对制动摩擦片的损耗，降低风机制动系统的成本。

技术领域

本发明涉及风机制动控制技术领域，具体涉及一种三角型两级式自主谐振协同限速系统及设有该系统的风机。

背景技术

随着煤炭、石油等传统化石能源的减少及所产生的环境污染问题日益的增加，世界各国越来越重视可再生能源的研究和利用，风力发电以其廉价、清洁环保、资源丰富的优点，逐渐成为世界各国能源利用的重要方式之一。由于环境污染的压力，欧美国家大力发展风能发电，风力发电的装机容量日益增加。

风力发电机面临的最大难题是其可靠性问题，即大风时的限速保护问题。根据《风力机械标准汇编》中安全机构的规定：对于不小于1kW的风力机，安全机构应能限制风轮最大工作转速不超过125％额定转速；对于小于1kW的风力机，安全机构应能限制风轮最大工作转速不超过150％额定转速。风机的制动器是风力发电机进行刹车制动的机械装置，常用制动器类型有块式制动器、盘式制动器等。德国HSW-250T风力机采用转子制动和安全制动两套机械盘式制动系统，两套制动器均为液压钳盘式制动器。国产化刹车液压系统添加阻尼管有“软刹车”效果，使刹车达到“柔性”接触(避免产生较大的冲击力)，但这会使液压缸反应时间延长，刹车片受到刹车弹簧的推力也随着液压的减小而逐渐增加。国内有学者曾提出通过改进刹车系统的结构来提高刹车性能，把自动防抱死系统应用于风力发电机刹车系统，提出了在高速与低速轴上各装一套刹车系统，并结合采用一定的控制措施实现。另外，还可通过改变刹车程序使风机在电网掉电的情况下执行“安全停机”，但该系统需要通过加装UPS系统，在电网停电后为控制系统暂时供电实现上述目的。

风机刹车系统应当施加较大的制动力，以满足快速制动的要求，然而在风机高速旋转时，这可能会在待制动系统中导致相当大的振动和过大的动负载尖峰，这又会损坏系统，导致比较大的材料疲劳和老化，进一步使提高运行和维护成本，例如目前在某50KW中型风力发电机配套的电磁碟式摩擦制动器，摩擦片耐磨性不够，不到三年就会严重磨损，极易造成制动调节失效，严重影响风力发电机组的安全运行。另外，碟式摩擦制动不仅易发生突然抱死冲击电网，而且容易喷溅火花，造成火灾。

发明内容

本发明的目的是提供一种三角型两级式自主谐振协同限速系统及设有该系统的风机，以解决现有技术中的问题风机制动系统存在的成本高、安全性差的问题。

为实现上述目的，本发明的采用如下技术方案：

三角型两级自主谐振协同限速系统，包括转子结构、定子结构和RLC谐振电路；所述定子结构包括星形连接的三相定子绕组；所述转子结构包括永磁转子，永磁转子用于与风机同轴设置；所述RLC谐振电路的结构包括三个星形连接的谐振电容器和三个星形连接的谐振电感，各谐振电容器和谐振电感分别连接定子结构中相应的绕组，并在连接的线路上分别设置有相应的谐振电阻；

所述三角型两级自主谐振协同限速系统用于：

输出的制动转矩随风机的转速增加而增加；当风机转速达到保护转速时输出最大的制动转矩。

进一步的，所述转子结构还包括同步磁阻转子。

设有三角型两级自主谐振协同限速系统的风机，包括风机本体，还包括三角型两级自主谐振协同限速系统；