风力发电机变桨蓄电池负载阻力监测装置制造方法
【专利摘要】本实用新型所提供一种风力发电机变桨蓄电池负载阻力监测装置，包括：前端数据采集器，与风力发电机的蓄电池柜连接，用于采集蓄电池柜的工作参数；前端数据处理器，与前端数据采集器连接，用于监测所述工作参数；编码器，与所述前端数据处理器连接，用于采集变桨电机的变桨角度；所述风力发电机变桨蓄电池负载阻力监测装置设置于所述蓄电池柜内部，通过导轨固定。由上，可监测变桨传动系统阻力的运行情况，避免事故的发生，并且在不打破现有风力发电机结构的前提下，实现监测变桨传动系统阻力的运行情况。
【专利说明】风力发电机变桨蓄电池负载阻力监测装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及风力发电安全监控领域，特别涉及一种风力发电机变桨蓄电池负载阻力监测装置。
【背景技术】
[0002]风电机组电机变桨系统通过控制叶片桨距角，保证风电机组安全的最大程度的利用风能。当风机出现安全链故障或者电网异常时，变桨系统将由市电切换至后备蓄电池顺桨，以制动风机，一旦后备蓄电池无法完成顺桨，则极易导致超速飞车、甚至倒塔的重大事故。
[0003]目前风机主控系统仅对后备蓄电的性能进行监测，忽略对负载阻力的监测，即顺桨传动系统的阻力监测，而某些紧急顺桨失败正是由于变桨传动系统阻力异常造成的。这种阻力异常在市电顺桨时变现并不明显，但在容量相对有限的蓄电池电源顺桨时才表现出来。
[0004]负载阻力的计算原理为:阻力矩Tn是衡量变桨传动系统阻力情况的最直观指标，它反映出整个变桨传动系统磨损、润滑等状况。如图1所示，紧急顺桨时后备蓄电池驱动变桨电机，电机经过减速装置带动叶片转动，那么根据转动定律有Tn = Te-Ja，式中Te为变桨电机的电磁转矩，J为传统系统和叶片机械结构有关的转动惯量，a为角加速度。角加速度a通过转速传感器可测，Tn, Te未知，这就需要用到电机模型。
[0005]电机模型代表电磁转矩Te与蓄电池放电电流Ia的函数关系。为使叶片顺桨快速启动，变桨电机通常为串励直流电机。串励电机模型可以由电机厂家提供，也可以通过实验测试建立。实验测量方法如下，直流电机串励运行时其电磁转矩为Te = 9.55Cec5Ia，式中Ce是与电机结构有关的常数，Φ为气隙磁通量，Ia是电枢或励磁电流(串励时两者相等)，这样只需要求出不同励磁电流下的(；Φ就可以获得电磁转矩。直流电机电枢感应电动势为Ea = (；Φη。其中η为电机转速。直流电机在保持励磁电流不变前提下，电枢电流对Φ基本无影响，根据这一特点，可以将串励直流电动机改成并励式结构，以便通过实验测量不同励磁电流If下的电枢感应电动势Ea和电机转速η来计算常数(；Φ。这样通过建立的(If，CeΦη)就可以计算串励时的电磁转矩I；。并励实验时需使用恒流源提供直流电机If，用另一电机以恒定转速η拖动直流电机，测取直流电机电枢绕组的开路电压Ea。
实用新型内容
[0006]有鉴于此，本实用新型的主要目的在于，提供一种风力发电机变桨蓄电池负载阻力监测装置，可监测变桨传动系统阻力的运行情况，避免事故的发生。
[0007]所述风力发电机变桨蓄电池负载阻力监测装置包括:
[0008]前端数据采集器，与风力发电机的蓄电池柜连接，用于采集蓄电池柜的工作参数；
[0009]前端数据处理器，与前端数据采集器连接，用于监测所述工作参数；
[0010]编码器，与所述前端数据处理器连接，用于采集变桨电机的变桨角度；
[0011]所述风力发电机变桨蓄电池负载阻力监测装置设置于所述蓄电池柜内部，通过导轨固定。
[0012]由上，可监测变桨传动系统阻力的运行情况，避免事故的发生，并且在不打破现有风力发电机结构的前提下，实现监测变桨传动系统阻力的运行情况。
[0013]可选的，还包括分别与所述前端数据处理器连接的报警器和存储器。
[0014]由上，通过报警器将分别设置于不同叶片，使维修人员明确是哪个叶片的电池柜出现问题；存储器可存储历史数据，便于故障曲线分析。
[0015]可选的，所述前端数据采集器至少包括电流传感器和电压传感器。
[0016]由上，可分别检测蓄电池的不同工作状态。
[0017]可选的，所述前端数据采集器的数量为三个，每一前端数据采集器分别与风力发电机的一蓄电池柜连接。
[0018]可选的，所述编码器为两个，所述两编码器并行工作。
[0019]由上，可避免单一编码器的检测误差，且可有效应对单一编码器出现故障。
[0020]可选的，所述两编码器之间通过一法兰盘相互固定；
[0021]所述两编码器其中之一通过法兰盘固定于风力发电机的轮毂处。
[0022]可选的，所述蓄电池柜一侧设置有导线孔；
[0023]所述编码器设置于所述蓄电池柜外部，由导线穿过所述导线孔连接编码器与所述前端数据处理器。
[0024]可选的，所述风力发电机变桨蓄电池负载阻力监测装置与所述导轨的结合处设置有垫片。
[0025]由上，垫片起到防震作用，以保护本装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1为变桨传动原理示意图；
[0027]图2为风力发电机变桨蓄电池负载阻力监测装置原理示意图；
[0028]图3为本实施例蓄电池柜内部的布局示意图；
[0029]图4为现有技术中蓄电池柜内部的布局示意图；
[0030]图5为两编码器的安装示意图。
【具体实施方式】
[0031]下面对本实用新型所提供的风力发电机变桨蓄电池负载阻力监测装置，可监测变桨传动系统阻力的运行情况，避免事故的发生。
[0032]如图2所示，每一叶片均包括有叶片变桨电机(第一、第二、第三叶片变桨电机(11、12、13))以及与每一叶片变桨电机对应连接的第一、第二、第三蓄电池柜(21、22、23)。
[0033]风力发电机变桨蓄电池负载阻力监测装置50包括与上述三个蓄电池柜对应连接的第一、第二、第三前端数据采集器(31、32、33)。还包括分别与上述三个33前端数据采集器连接的前端数据处理器41。
[0034]所述第一、第二、第三前端数据采集器(31、32、33)中包括有电流传感器和电压传感器(未图示)，分别用于检测第一、第二、第三蓄电池(21、22、23)的充电电流、放电电流和蓄电池电压。
[0035]前端数据处理器41用于依据【背景技术】中所述的负载阻力的计算算法计算传动阻力，并进行变桨电机启动过程与变桨电机工作过程分析，以监测蓄电池状态。当所分析得出的结果为阻力异常时，控制与其连接的报警器42进行报警。由于上述算法已是现有技术，本申请无意对其进行保护，前端数据处理器41采用任何可实现该功能的单片机均可。
[0036]所述报警器42采用LED灯条，包括三组，分别设置于不同叶片，通过闪烁使维修人员明确是哪个叶片的电池柜出现问题。
[0037]另外，还包括存储器43，与所述前端数据处理器41连接，用于存储历史数据。
[0038]图3所示为本实施例蓄电池柜内部的布局示意图，本实施例中，蓄电池柜内部并行设置四条哈芬导轨，第一、第二哈芬导轨(301)固定由本申请的风力发电机变桨蓄电池负载阻力监测装置50以及一蓄电池盒305，第三、第四哈芬导轨(302)固定两蓄电池盒305。所述风力发电机变桨蓄电池负载阻力监测装置50与第一、第二哈芬导轨(301)的连接处设置有垫片(未图示)，以起到防震作用。区别与图4中现有技术的蓄电池柜，本实施例中将风力发电机变桨蓄电池负载阻力监测装置50设置于蓄电池柜内部，在不打破现有风力发电机结构的前提下，实现监测变桨传动系统阻力的运行情况。
[0039]所述蓄电池柜的一端封闭，另一端为哈汀插头插座304,以向变桨电机输出所述三个蓄电池盒的动力。进一步的，在设置有哈汀插头插座一端的侧壁上，还设置有一出线孔303，通过导线连接前端数据处理器41和一组编码器。
[0040]本实施例中，采用双编码器(401、403)架构，所述两编码器(401、403)并行工作，用于测量变桨电机的变桨角度。其工作原理为，叶片轴承的内齿圈和编码器的测量小齿轮啮合，所述测量小齿轮把叶片转动的信息传给编码器，经过编码器的记数作用测量叶片转动的角度。由此可避免单一编码器的检测误差，且可有效应对单一编码器出现故障。
[0041]图5所示为两编码器的安装示意图，第一编码器403 —端通过第一法兰盘404固定于轮毂外侧壁，第二编码器401通过第二法兰盘402固定于第一编码器403的另一端。
[0042]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型。总之，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种风力发电机变桨蓄电池负载阻力监测装置，其特征在于，包括: 前端数据采集器，与风力发电机的蓄电池柜连接，用于采集蓄电池柜的工作参数； 前端数据处理器，与前端数据采集器连接，用于监测所述工作参数； 编码器，与所述前端数据处理器连接，用于采集变桨电机的变桨角度； 所述风力发电机变桨蓄电池负载阻力监测装置设置于所述蓄电池柜内部，通过导轨固定。
2.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，还包括分别与所述前端数据处理器连接的报警器和存储器。
3.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述前端数据采集器至少包括电流传感器和电压传感器。
4.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述前端数据采集器的数量为三个，每一前端数据采集器分别与风力发电机的一蓄电池柜连接。
5.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述编码器为两个，所述两编码器并行工作。
6.根据权利要求5所述的监测装置，其特征在于，所述两编码器之间通过一法兰盘相互固定； 所述两编码器其中之一通过法兰盘固定于风力发电机的轮毂处。
7.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述蓄电池柜一侧设置有导线孔； 所述编码器设置于所述蓄电池柜外部，由导线穿过所述导线孔连接编码器与所述前端数据处理器。
8.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述风力发电机变桨蓄电池负载阻力监测装置与所述导轨的结合处设置有垫片。
【文档编号】G01L1/00GK204027741SQ201420492748
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年8月28日 优先权日:2014年8月28日
【发明者】李闯 申请人:中能电力科技开发有限公司