混合制动系统和方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102032106A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102032106A(43)申请公布日2011.04.27(21)申请号201010506893.9(22)申请日2010.09.25(30)优先权数据12/5667342009.09.25US(71)申请人通用电气公司地址美国纽约州(72)发明人S·H·施拉姆C·M·西勒(74)专利代理机构中国专利代理(香港)有限公司72001代理人朱铁宏谭祐祥(51)Int.Cl.F03D7/00(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图6页(54)发明名称混合制动系统和方法(57)摘要本发明涉及混合制动系统和方法。具体而言，提供了一种风力涡轮机的混合制动系统。该系统包括联接到风力涡轮机的主轴上用于产生和传送功率的发电机。机械制动器联接到主轴上，用于在风力涡轮机制动时施加反转矩。该系统还包括电制动电路，其联接到发电机上用于结合机械制动器起作用且通过受控的切换而耗散有功功率。CN10236ACCNN110203210602032109A权利要求书1/1页1.一种风力涡轮机混合制动系统，包括：发电机，其联接到所述风力涡轮机的主轴上用于产生和传送功率；机械制动器，其联接到所述主轴上用于在对所述风力涡轮机制动时施加反转矩；以及电制动电路，其联接到所述发电机上用于结合所述机械制动器起作用以及通过受控的切换而耗散有功功率。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电制动电路联接到所述发电机的输出侧上。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电制动电路还包括至少一个可控半导体开关和至少一个功率电阻器。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括用于响应紧急停止信号而激活所述机械制动器和所述电制动电路两者的控制器。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述控制器构造成用于响应所述机械制动器的激活而促使所述电制动电路抑制所述主轴上的动态转矩。6.一种用以抑制风力涡轮机的轴上的动态转矩的方法，所述方法包括在接收到紧急停止信号时，同时对所述轴进行机械制动和激活电制动电路的可控开关以在所述电制动电路的功率电阻器中耗散来自于所述风力涡轮机的有功功率。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括计算待耗散的有功功率的量。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括通过联接到所述电制动电路上的控制器而激活所述可控开关。9.一种混合制动系统，包括：联接到涡轮机的主轴上的机械制动器；电制动电路，其包括：至少一个半导体开关，切换控制电路，用于耗散有功功率的至少一个功率电阻器，控制器，其用于响应紧急停止信号而激活所述机械制动器和所述电制动电路两者。10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述功率电阻器构造为热容量大约小于待在所述机械制动器中耗散的能量的设计值的5％。2CCNN110203210602032109A说明书1/6页混合制动系统和方法技术领域[0001]本发明主要涉及涡轮机中的制动，并且更具体地涉及风力涡轮机中的混合制动。背景技术[0002]风力涡轮机作为能量源已经使用多年。在各种操作参数中，速度控制和紧急制动能力对风力涡轮机内的构件的结构稳定性和寿命有很强的影响。将风力涡轮机转子的速度控制在其最大极限以下是必需的，以避免高速风对风力涡轮机及其支承结构产生破坏作用。如果容许风力涡轮机的旋转速度毫无限制地增大，则会出现因涡轮机叶片和转子的应力过大而造成的结构性破坏。[0003]通常，风力涡轮机中的机械制动系统构造成用以在紧急状况或需要使涡轮机停止的任何其它事件期间使涡轮机停机。然而，在涡轮机操作期间，很难在机械制动中实现动态控制和快速响应。另一方式包括将液压技术配置到空气制动装置中，其中，在制动期间，叶片末梢运动以对抗风力。在又一方式中，实行的是机械制动方案，其容许转子叶片在阵风风况下向后并沿风流方向偏转。这继而响应于风况而改变转子叶片桨距或迎角。为了防止对风力涡轮机和处于风场内时的其它风力涡轮机的破坏或损坏，制动系统必须提供可靠的制动和备用制动系统。[0004]然而，如上文所述的此类机械制动方式存在一些缺点。所有这些装置显著增加了转子叶片和整个传动系的成本和重量。实现动态翼片末梢制动器的空气制动器和相关硬件具有低的公差极限，并且增加了设计、制造和维护的成本。此外，增加重量会增大制动系统上的应变。在紧急停止期间仅通过执行机械制动，不可能避免动态转矩分量。为了处理这些动态转矩，机械传动系必须设计有足够的安全裕度，这又增加了风力涡轮机结构的重量。此外，在紧急停止期间，此类机械制动器由于瞬时过载和动态转矩分量而引起在齿轮箱上的疲劳。[0005]因此，需要一种改进的制动系统。发明内容[0006]简言之，在一个实施例