[发明专利]风力发电机组电动变桨距系统全数字试验平台

说明书

技术领域

    本发明属于风力发电机组变桨距控制技术领域，具体涉及一种风力发电机组变桨距系统试验装置。

背景技术

在世界能源危机的大背景下，风力发电作为一种清洁无污染的能源，得到了各国高度的重视，从而获得极为迅猛的发展。由于风力发电机组基本上都是建设在浅海区或内陆地区，安装和维修都不方便，因此其工作的可靠性非常重要。为确保风力发电机组的工作可靠性，在其安装之前必须进行多项测试。全球投入商业运行的兆瓦级以上风力发电机均采用了变桨距技术，变桨距控制与变频技术相配合，提高了风力发电机的发电效率和电能质量，使风力发电机在各种工况下都能够获得最佳的性能，减少风力对风机的冲击，它与变频控制一起构成了兆瓦级变速恒频风力发电机的核心技术。由于变桨距系统工作于高出地面几十米之上的风力机轮毂内，因此对变桨距系统的调节性能及其可靠性的地面测试是各种测试中的重要组成部分，而其中的测试台建设是重要环节之一。目前国内的电动机测试平台大多采用磁粉刹车器或磁滞测功机来模拟风力扰动下的负载变化。此方法虽能在变桨电机运动过程中加上负载扰动，但是它的阻力大小是随转速变化的，当变桨电机静止时，磁粉制动器的转矩也消失了，而风力机实际运行中，在保持桨叶节距角不变或桨叶节距角变化时，桨叶上受到的风阻总是存在而且是在不断变化的。而且功率等级不同、型号不同的风电机组，变桨距系统电动机的功率等级不同，和风电机组控制系统的通讯方式也不同，电动机测试时发出的电量需要消耗或回馈电网，目前常用的电动机测试台很难同时满足以上需求。

 

发明内容

本发明提供了一种解决上述问题的方案，提供一种通用性强、操作方便、可进行多种项目测试的风力发电机组电动变桨距系统全数字试验平台。

本发明的技术方案是提供一种风力发电机组电动变桨距系统全数字试验平台，其包括电机对接固定平台，所述电机对接固定平台上设置有若干个固定待测试的风力发电机组的变桨电机的固定位，其特征在于：每个所述固定位上均可拆卸地设置有负载陪试电机，所述负载陪试电机和所述变桨电机同轴相对，两者的转动轴通过连轴器连接；其还包括连接并控制所有所述负载陪试电机的伺服驱动器、控制所述伺服驱动器的控制器以及为操作者方便输入控制指令而提供的包含人机交互界面的上位机。

优选的，所述负载陪试电机为三相交流永磁同步电机，所述负载陪试电机内置给所述伺服驱动器提供所述负载陪试电机性能参数的嵌入式参数芯片。

优选的，所述控制器可模拟多种负载曲线，并根据所述负载曲线控制所述负载陪试电机的输出转矩，从而模拟风力发电机组变桨过程中气流对所述变桨电机的气动载荷。

优选的，所述控制器可通过设定的算法模拟所述负载曲线或通过实际采集风力发电机组变桨过程中所述变桨电机的负载数据模拟所述负载曲线。

优选的，所述控制器为采用计算机CPU处理器（如：Intel Celeron处理器）、循环周期达200微秒的高速控制器，支持开源实时通信技术（Ethernet POWERLINK）通讯协议。优选的，所述上位机监控所述变桨电机的工作状态并记录电机的扭矩、电压、转速、温度、抱闸等曲线和状态，并可通过软件和可扩展硬件测试所述变桨电机的冗余编码器位置、限位开关状态、附加风扇状态的输入输出。

优选的，所述伺服驱动器和所述控制器之间通过基于开源实时通信技术的工业实时以太网连接。

优选的，所述电机对接固定平台上设置有安装所述负载陪试电机和所述变桨电机的限位支架，所述负载陪试电机和所述变桨电机通过螺栓可拆卸地安装在所述限位支架上。

优选的，所述伺服驱动器为一体化伺服驱动器，所述伺服驱动器安装在控制柜中，在保证防护等级的同时在控制柜上开孔将其散热器置于控制柜外，自然冷却或外罩冷却风扇，既保持驱动器的一体化又可保证散热效果。

优选的，操作者通过所述上位机设定测试项目，包括：变桨距系统与主控系统的通讯功能、桨叶载荷变化时电动变桨距系统的响应情况、测试变桨距系统在恒定负载、变化负载、短时过载情况下的响应、变桨距系统主电源丢失情况下后备电源顺桨能力和低电压穿越功能。