專利名稱：永磁發(fā)電機(jī)溫度控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種溫度控制系統(tǒng)，尤其是一種風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的永磁發(fā)電機(jī)溫度控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在已有技術(shù)中，風(fēng)電使用的多為兆瓦級(jí)大功率永磁發(fā)電機(jī)，作為風(fēng)力機(jī)的核心部件，由于燒結(jié)釹鐵硼具有很大的磁能積和內(nèi)稟矯頑力，目前多使用稀土永磁材料制造，但是燒結(jié)釹鐵硼永磁體的剩磁感應(yīng)溫度系數(shù)和內(nèi)稟矯頑力系數(shù)相對(duì)于其它永磁體比較大，故溫度系數(shù)穩(wěn)定性比較差。當(dāng)永磁發(fā)電機(jī)溫度接近或超過(guò)釹鐵硼的穩(wěn)定工作溫度140°C，永磁體易產(chǎn)生熱退磁現(xiàn)象，絕緣老化，降低電機(jī)使用壽命。傳統(tǒng)的溫度控制系統(tǒng)在發(fā)電機(jī)前后主軸貼溫度傳感器，無(wú)法直接監(jiān)控永磁體的溫度變化；一般控制器對(duì)發(fā)電機(jī)溫度超過(guò)設(shè)定值進(jìn)行報(bào)警，打開(kāi)冷卻風(fēng)扇，超過(guò)發(fā)電機(jī)溫度極限值則進(jìn)行停機(jī)處理。發(fā)電機(jī)組過(guò)熱時(shí)存在頻繁啟停的現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目 的是補(bǔ)充現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種永磁發(fā)電機(jī)溫度控制系統(tǒng)，直接監(jiān)測(cè)易因?yàn)闇囟仍驅(qū)е率Т诺挠来朋w溫度，當(dāng)永磁發(fā)電機(jī)溫度過(guò)高時(shí)，不僅啟動(dòng)發(fā)電機(jī)冷卻風(fēng)扇進(jìn)行散熱，同時(shí)對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行降轉(zhuǎn)速降轉(zhuǎn)矩運(yùn)行，從而降低發(fā)電機(jī)的鐵損散熱量和銅損散熱量，減小機(jī)組的啟停頻率。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
一種永磁發(fā)電機(jī)溫度控制系統(tǒng)，包括溫度傳感器，還包括信號(hào)放大器、Α/D轉(zhuǎn)換電路、主控CPU、D/A轉(zhuǎn)換電路、驅(qū)動(dòng)電路、執(zhí)行機(jī)構(gòu)；所述溫度傳感器設(shè)置于永磁發(fā)電機(jī)的永磁體的表面，溫度傳感器連接信號(hào)放大器，信號(hào)放大器連接Α/D轉(zhuǎn)換電路，Α/D轉(zhuǎn)換電路連接主控CPU,主控CPU連接D/Α轉(zhuǎn)換電路，D/Α轉(zhuǎn)換電路連接驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路連接執(zhí)行機(jī)構(gòu)。溫度傳感器監(jiān)測(cè)永磁體的溫度并將溫度信號(hào)傳給信號(hào)放大器，信號(hào)放大器放大溫度信號(hào)并傳給Α/D轉(zhuǎn)換電路，Α/D轉(zhuǎn)換電路將溫度信號(hào)的模擬值轉(zhuǎn)化為溫度信號(hào)的數(shù)字值并發(fā)送給主控CPU，主控CPU根據(jù)內(nèi)置的溫度控制策略和接收到的溫度信號(hào)，發(fā)出控制命令給D/Α轉(zhuǎn)換電路，D/Α轉(zhuǎn)換電路將控制命令轉(zhuǎn)換為模擬控制信號(hào)并傳給驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行降低永磁發(fā)電機(jī)溫度的措施。所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括變槳電機(jī)、變流器、發(fā)電機(jī)冷卻風(fēng)扇；當(dāng)主控CPU判斷接收到的溫度信號(hào)超過(guò)溫度限值時(shí)，選擇內(nèi)置的溫度控制策略，發(fā)出相應(yīng)的控制命令，驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)變槳電機(jī)改變風(fēng)力機(jī)葉片槳距角，降低發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，變流器控制發(fā)電機(jī)的定子繞組內(nèi)通過(guò)的電流值，從而對(duì)永磁體產(chǎn)生反向制動(dòng)力矩，減小發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩；發(fā)電機(jī)冷卻風(fēng)扇啟動(dòng)，進(jìn)行散熱。所述溫度傳感器為多個(gè)，以2-3個(gè)為一組，一組溫度傳感器沿發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的軸向分散設(shè)置于永磁體的表面；沿發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子圓周方向，分散設(shè)置4-6組溫度傳感器于永磁體的表面。
所述溫度傳感器的類型為PT100鉬熱電阻。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)1.直接監(jiān)測(cè)發(fā)電機(jī)永磁體的溫度,避免永磁體因?yàn)闇囟冗^(guò)高失磁而導(dǎo)致整個(gè)機(jī)組的性能破壞。2.主控CPU對(duì)發(fā)電機(jī)的溫度控制策略更加完善，增加了降轉(zhuǎn)速運(yùn)行策略和降轉(zhuǎn)矩運(yùn)行策略，從而可以通過(guò)降低運(yùn)行功率的方式降低發(fā)電機(jī)溫度。3.不僅有傳統(tǒng)環(huán)控系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)冷卻風(fēng)扇，同時(shí)冷卻風(fēng)扇與變槳電機(jī)、變流器協(xié)同工作，多種溫度控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)可同時(shí)工作，達(dá)到快速制冷的效果，避免了機(jī)組停機(jī)的結(jié)果。4.控制方式簡(jiǎn)單，可靠性更高，減小機(jī)組的啟停頻率。


圖1為本發(fā)明的永磁發(fā)·電機(jī)溫度控制系統(tǒng)原理圖。圖2為本發(fā)明的永磁發(fā)電機(jī)軸向示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1、圖2所示
一種永磁發(fā)電機(jī)溫度控制系統(tǒng)，包括溫度傳感器3,還包括信號(hào)放大器、Α/D轉(zhuǎn)換電路、主控CPU、D/A轉(zhuǎn)換電路、驅(qū)動(dòng)電路、執(zhí)行機(jī)構(gòu)；所述溫度傳感器3設(shè)置于永磁發(fā)電機(jī)的永磁體I的表面，溫度傳感器3連接信號(hào)放大器，信號(hào)放大器連接Α/D轉(zhuǎn)換電路，Α/D轉(zhuǎn)換電路連接主控CPU，主控CPU連接D/Α轉(zhuǎn)換電路，D/Α轉(zhuǎn)換電路連接驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路連接執(zhí)行機(jī)構(gòu)。溫度傳感器3監(jiān)測(cè)永磁體I的溫度并將溫度信號(hào)傳給信號(hào)放大器，信號(hào)放大器放大溫度信號(hào)并傳給Α/D轉(zhuǎn)換電路，Α/D轉(zhuǎn)換電路將溫度信號(hào)的模擬值轉(zhuǎn)化為溫度信號(hào)的數(shù)字值并發(fā)送給主控CPU，主控CPU根據(jù)內(nèi)置的溫度控制策略和接收到的溫度信號(hào)，發(fā)出控制命令給D/Α轉(zhuǎn)換電路，D/Α轉(zhuǎn)換電路將控制命令轉(zhuǎn)換為模擬控制信號(hào)并傳給驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行降低永磁發(fā)電機(jī)溫度的措施。所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括變槳電機(jī)、變流器、發(fā)電機(jī)冷卻風(fēng)扇；當(dāng)主控CPU判斷接收到的溫度信號(hào)超過(guò)溫度限值時(shí)，選擇內(nèi)置的溫度控制策略，發(fā)出相應(yīng)的控制命令，驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)變槳電機(jī)改變風(fēng)力機(jī)葉片槳距角，降低發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，變流器控制發(fā)電機(jī)的定子繞組內(nèi)通過(guò)的電流值，從而對(duì)永磁體I產(chǎn)生反向制動(dòng)力矩，減小發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩從而降低發(fā)電機(jī)的鐵損散熱量和銅損散熱量；發(fā)電機(jī)冷卻風(fēng)扇啟動(dòng)，進(jìn)行散熱。本發(fā)明能有效地控制發(fā)電機(jī)的溫升，降低溫度。所述溫度傳感器3為多個(gè)，以2-3個(gè)為一組，各組中的溫度傳感器3沿發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的軸向分散設(shè)置于永磁體I的表面；沿發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子圓周方向，分散設(shè)置4-6組溫度傳感器3于永磁體I的表面。從而能夠更加有效準(zhǔn)確的探測(cè)發(fā)電機(jī)的永磁體I的溫度。所述溫度傳感器3的類型為PT100鉬熱電阻。下面詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的工作原理和實(shí)施方式。
如圖1、圖2所示，永磁發(fā)電機(jī)內(nèi)包含主軸4、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵 芯2和永磁體1，永磁體I通常采用凸出式或凹入式安裝在轉(zhuǎn)子鐵芯2上。溫度傳感器3通 過(guò)502膠或AB膠粘貼在永磁體I的表面，為了監(jiān)測(cè)溫度更加準(zhǔn)確，在多個(gè)位置設(shè)置溫度傳 感器3，溫度傳感器3以2-3個(gè)為一組，一組溫度傳感器3沿發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的軸向分散設(shè)置于 永磁體I的表面，沿發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子圓周方向，如圖2，對(duì)稱安裝4組溫度傳感器3于永磁體I的 表面(根據(jù)需要也可以再多裝2組)。由于溫度傳感器3粘貼在永磁體I表面，直接監(jiān)測(cè)永 磁體I的溫度比傳統(tǒng)的檢測(cè)主軸前后溫度更加有效、更加直接，也更加準(zhǔn)確。
溫度傳感器3監(jiān)測(cè)永磁體I的溫度并將溫度信號(hào)傳給信號(hào)放大器，信號(hào)放大器放 大溫度信號(hào)并傳給A/D轉(zhuǎn)換電路，A/D轉(zhuǎn)換電路將溫度信號(hào)的模擬值轉(zhuǎn)化為溫度信號(hào)的數(shù) 字值并發(fā)送給主控CPU。主控CPU內(nèi)置的溫度控制策略包括啟動(dòng)冷卻風(fēng)扇策略、降轉(zhuǎn)速運(yùn) 行策略和降轉(zhuǎn)矩運(yùn)行策略，其中降轉(zhuǎn)速運(yùn)行策略和降轉(zhuǎn)矩運(yùn)行策略都可以達(dá)到降低永磁發(fā) 電機(jī)運(yùn)行功率的目的。主控CPU可同時(shí)執(zhí)行多種溫度控制策略。
當(dāng)發(fā)電機(jī)溫度過(guò)高時(shí)，主控CPU可選擇降轉(zhuǎn)速運(yùn)行策略和降轉(zhuǎn)矩運(yùn)行策略，輸出 相應(yīng)的控制命令，隨后變槳電機(jī)改變風(fēng)力機(jī)的葉片槳距角，降低發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，變流器控制 發(fā)電機(jī)的定子繞組內(nèi)通過(guò)的電流值，從而對(duì)永磁體I產(chǎn)生反向制動(dòng)力矩，減小發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩， 從而降低發(fā)電機(jī)的鐵損散熱量和銅損散熱量。此種方式從源頭上減小發(fā)電機(jī)的發(fā)熱，阻止溫度的進(jìn)一步升高。
主控CPU可同時(shí)選擇啟動(dòng)冷卻風(fēng)扇策略，發(fā)出相應(yīng)地控制命令，這樣發(fā)電機(jī)冷卻 風(fēng)扇同時(shí)啟動(dòng)運(yùn)行，加快發(fā)電機(jī)的熱量散發(fā)。
本發(fā)明所述永磁發(fā)電機(jī)溫度控制系統(tǒng)，一方面控制減少散熱源熱量輸出，一方面 將發(fā)電機(jī)內(nèi)部的熱量通過(guò)冷卻風(fēng)扇來(lái)散發(fā)，多管齊下，達(dá)到快速制冷的效果，避免了機(jī)組停 機(jī)的結(jié)果。
本發(fā)明有效地處理了發(fā)電機(jī)發(fā)熱量過(guò)大、溫升過(guò)快導(dǎo)致的永磁體失磁問(wèn)題，起到 保證發(fā)電機(jī)的可靠運(yùn)行，延長(zhǎng)機(jī)組的使用壽命，減少維護(hù)費(fèi)用等作用。一旦溫度達(dá)到報(bào)警等 級(jí)，可以同時(shí)啟動(dòng)多種執(zhí)行機(jī)構(gòu)以降低發(fā)電機(jī)溫度。
本發(fā)明溫度控制效率高，對(duì)永磁體的保護(hù)直接有效，不僅可以用在大型的風(fēng)力發(fā) 電永磁發(fā)電機(jī)上，同時(shí)可以應(yīng)用在使用稀土材料的其他行業(yè)，如航空、輪船、汽車等行業(yè)。
權(quán)利要求
1.一種永磁發(fā)電機(jī)溫度控制系統(tǒng),包括溫度傳感器(3),其特征在于還包括信號(hào)放大器、Α/D轉(zhuǎn)換電路、主控CPU、D/Α轉(zhuǎn)換電路、驅(qū)動(dòng)電路、執(zhí)行機(jī)構(gòu)；所述溫度傳感器(3)設(shè)置于永磁發(fā)電機(jī)的永磁體(I)的表面，溫度傳感器(3)連接信號(hào)放大器,信號(hào)放大器連接A/D轉(zhuǎn)換電路，Α/D轉(zhuǎn)換電路連接主控CPU，主控CPU連接D/Α轉(zhuǎn)換電路，D/Α轉(zhuǎn)換電路連接驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路連接執(zhí)行機(jī)構(gòu)； 溫度傳感器(3)監(jiān)測(cè)永磁體(I)的溫度并將溫度信號(hào)傳給信號(hào)放大器，信號(hào)放大器放大溫度信號(hào)并傳給Α/D轉(zhuǎn)換電路，Α/D轉(zhuǎn)換電路將溫度信號(hào)的模擬值轉(zhuǎn)化為溫度信號(hào)的數(shù)字值并發(fā)送給主控CPU，主控CPU根據(jù)內(nèi)置的溫度控制策略和接收到的溫度信號(hào)，發(fā)出控制命令給D/Α轉(zhuǎn)換電路，D/Α轉(zhuǎn)換電路將控制命令轉(zhuǎn)換為模擬控制信號(hào)并傳給驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行降低永磁發(fā)電機(jī)溫度的措施。
2.如權(quán)利要求1所述的永磁發(fā)電機(jī)溫度控制系統(tǒng)，其特征在于所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括變槳電機(jī)、變流器、發(fā)電機(jī)冷卻風(fēng)扇；當(dāng)主控CPU判斷接收到的溫度信號(hào)超過(guò)溫度限值時(shí)，選擇內(nèi)置的溫度控制策略，發(fā)出相應(yīng)的控制命令，驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)變槳電機(jī)改變風(fēng)力機(jī)的風(fēng)葉片槳距角，降低發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，變流器控制發(fā)電機(jī)的定子繞組內(nèi)通過(guò)的電流值，從而對(duì)永磁體(I)產(chǎn)生反向制動(dòng)力矩，減小發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩；發(fā)電機(jī)冷卻風(fēng)扇啟動(dòng)，進(jìn)行散熱。
3.如權(quán)利要求1或2所述的永磁發(fā)電機(jī)溫度控制系統(tǒng)，其特征在于所述溫度傳感器(3)為多個(gè)，以2-3個(gè)為一組，各組中的溫度傳感器(3)沿發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的軸向分散設(shè)置于永磁體(I)的表面；沿發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子圓周方向，分散設(shè)置4-6組溫度傳感器(3)于永磁體(I)的表面。
4.如權(quán)利要求1或2所述的永磁發(fā)電機(jī)溫度控制系統(tǒng)，其特征在于所述溫度傳感器(3)的類型為PTlOO鉬熱電阻。
全文摘要
本發(fā)明提供一種永磁發(fā)電機(jī)溫度控制系統(tǒng)，包括溫度傳感器，還包括信號(hào)放大器、A/D轉(zhuǎn)換電路、主控CPU、D/A轉(zhuǎn)換電路、驅(qū)動(dòng)電路、執(zhí)行機(jī)構(gòu)；所述溫度傳感器設(shè)置于永磁發(fā)電機(jī)的永磁體的表面，溫度傳感器連接信號(hào)放大器，信號(hào)放大器連接A/D轉(zhuǎn)換電路，A/D轉(zhuǎn)換電路連接主控CPU，主控CPU連接D/A轉(zhuǎn)換電路，D/A轉(zhuǎn)換電路連接驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路連接執(zhí)行機(jī)構(gòu)。所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括變槳電機(jī)、變流器、發(fā)電機(jī)冷卻風(fēng)扇。本發(fā)明用于永磁發(fā)電機(jī)的溫度控制。
文檔編號(hào)G05D23/24GK103034261SQ20121052526
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月7日
發(fā)明者周玉潔, 趙新華, 包洪兵 申請(qǐng)人:無(wú)錫風(fēng)電設(shè)計(jì)研究院有限公司