[发明专利]一种双馈电机测试系统及其测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电功率封闭式转矩测试系统，尤其是一种双馈电机测试系统及其测试方法。 

背景技术

电机是风电机组中最重要的设备之一，它不仅决定了整个机组的发电电能质量，而且也影响风机的使用寿命。因此在风机总装前，必须要针对电机各项性能进行测试，其中包括负载测试、温升测试、变速恒频测试等。为了满足双馈电机的性能测试，就需要设计出一套可以模拟风能并针对双馈电机在不同转速下，对其施加不同转矩的测试平台。 

目前的测试方案是采用全功率变频调速系统进行测试，如图1所示，被试电机为双馈电机，通过双馈变频器控制被试电机的转子电流，使其工作在双馈发电工况下；陪试电机为异步鼠笼电机，通过全功率变频器驱动，使其工作在电动模式下。被试电机和陪试电机对轴连接，这种方案虽然结构简单、转速调节范围宽，但是存在如下问题：陪试电机需要全功率变频器驱动，设备成本高；由于陪试电机为异步鼠笼电机，规格型号与被试电机不同，在不换工装的前提下，每次只能测试一台双馈电机，测试工装复杂，影响测试效率。 

所谓双馈电机的拖动控制，是将双馈电机定子并网，即同电网相连，通过调节电机转子励磁实现电机定子和转子同时与电网交换电能，其耗电或馈电由转速决定：大于同步转速时定子转子同时馈电；小于同步转速时定子馈电转子耗电。双馈电机的并网运行速度不能很低，这是因为当双馈电机在转速很低时滑差大，导致双馈电机转子电压很高，现有双馈变频器很难实现。 

中国专利ZL200610021181.1公开了另外一种用于风力发电机组齿轮箱测试台的方法，该方法为了解决双馈电机低转速下运行的问题，除被试电机和陪试电机外，额外配置了一台启动电机来实现双馈电机对拖控制。这就使得整个系统配置繁冗，设备成本增加。 

因此研制一种造价低、使用方便、配置简洁的双馈电机测试系统是十分必 要的。 

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种造价低、使用方便、配置简洁的双馈电机测试系统及其测试方法。 

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种双馈电机测试系统，包括发电机单元、电动机单元和系统启动单元，所述的发电机单元包括电机A和双馈变频器A，所述的电动机单元包括电机B和双馈变频器B，所述系统启动单元包括定子短接接触器A和定子短接接触器B；所述的电机A和电机B均为同规格型号的双馈电机、通过联轴器刚性连接；所述的电机A依次与双馈变频器A、双馈变频器前端接触器A和双馈电机并网接触器A串联构成环路，所述的定子短接接触器A连接在电机A与双馈电机并网接触器A之间的电缆上；所述的电机B依次与双馈变频器B、双馈变频器前端接触器B和双馈电机并网接触器B串联构成环路，所述的定子短接接触器B连接在电机B与双馈电机并网接触器B之间的电缆上；调压器分别与发电机单元和电动机单元连接。 

本发明所述的电动机单元和发电机单元组成对称的电功率封闭系统。 

一种双馈电机测试系统的测试方法，包括以下步骤： 

A、定子短接转子变频运行模式：将定子短接接触器B接通，使电机B的定子被短路，双馈变频器B作为一台全功率变频器与电机B的转子绕组相连，直接驱动电机B做异步运行，实现电机B从静止到同步转速范围内的无级调速；启动过程中，双馈变频器B采用恒压频比控制，保证起动转矩并限制冲击电流，实现对拖系统的平滑启动； 

B、双馈运行模式：当对拖系统到达并网速度后，将定子短接接触器B断开，双馈变频器A控制电机A的转子电流，双馈变频器B控制电机B的转子电流，使电机A和电机B的定子发出与电网同频、同压、同相位的电能，满足并网要求后，令双馈电机并网接触器A和双馈电机并网接触器B依次接通，使电机A和电机B工作在双馈运行模式下。 

本发明所述的并网速度一般为同步转速的70％～90％。 

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果： 

1、本发明将陪试电机的定子短接，转子通过双馈变频器控制，实现对拖系统的自启动。解决了由于双馈电机转子输出电压的限制、使双馈运行时调速范 围窄导致无法启动的问题。 

2、本发明通过调节双馈变频器A和双馈变频器B分别输出给电机A和电机B转子的励磁电流，实现系统的速度和功率调节，完成电机负载测试。虽然电机在双馈运行过程中调速范围小，但是可以实现对风能的模拟，满足双馈电机负载测试的需求。