[实用新型]风电机组永磁直驱变桨距系统动态负载模拟装置

说明书

本实用新型公开了一种风电机组永磁直驱变桨距系统动态负载模拟装置，转矩/转速传感器的扭力轴分别与位于其左右两侧的永磁电机和磁粉式测功机连接；永磁电机、转矩/转速传感器分别通过变频器、采集卡与上位计算机连接；磁粉式测功机通过扭矩/转速调节器与测功机控制器连接；测功机控制器与上位计算机连接，还通过电流调节器与磁粉式测功机连接。该装置能够准确模拟出永磁直驱变桨距系统在工况环境下的负载情况，为永磁直驱变桨距系统控制策略的可靠性和合理性提供验证基础。

技术领域

本实用新型涉及负载模拟装置和方法，具体是一种风电机组永磁直驱变桨距系统动态负载模拟装置，属于永磁变频驱动系统控制技术领域。

背景技术

风力发电机组中的变桨距系统可以在风速变化时自动调节桨距角，实现对风能的最大限度捕获，保障风机在高风速区能保持安全稳定运行。传统的变桨距系统采用交流异步电机或直流电机配合减速器的传动方式，这种机电传动方式传动线路长，传动环节多，很容易出现诸多故障，并且变桨距传动机构一般安装在塔架上，一旦发生故障，其设备维修更换难度较大。近年来，“变频永磁直驱”成为各行业重点攻克的新课题，若在风电机组变桨距系统中，采用低速大扭矩永磁电机直接驱动风力发电机风轮的桨叶，取消减速器这一传动环节，可减少传动系统的总体能耗和运行噪声，并提高机电系统的可靠性。

采用低速大扭矩的永磁电机直接驱动风力发电机风轮的桨叶，此时永磁电机与桨叶直接相连，桨叶在风轮旋转平面内的不同位置所受的不平衡负载及其波动会直接传递到电机轴上，因而对永磁直驱变桨距系统的控制策略提出了更高的要求。目前，永磁驱动的系统的控制策略的验证通常是通过模拟的随机或者突变的载荷来说明控制策略的有效性，但是这类方法无法完整的说明所设计的控制策略在实际工况环境中的性能。此外，在实际的永磁直驱变桨距系统中的电机与实验所采用的永磁电机参数存在差别时，此时实验得到的数据无法全面的说明变桨距系统控制策略的有效性。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种风电机组永磁直驱变桨距系统动态负载模拟装置，能够准确模拟出永磁直驱变桨距系统在不同工况环境下的负载情况，为永磁直驱变桨距系统控制策略的可靠性和合理性提供验证。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种风电机组永磁直驱变桨距系统动态负载模拟装置，包括基座、永磁电机、转矩/转速传感器和磁粉式测功机；

所述永磁电机、转矩/转速传感器和磁粉式测功机沿左右方向依次固定连接在基座上部，转矩/转速传感器的扭力轴的左右两端分别通过联轴器Ⅰ和联轴器Ⅱ与永磁电机的输出轴和磁粉式测功机的输入轴连接；

所述永磁电机、转矩/转速传感器分别通过变频器、采集卡与上位计算机连接；所述磁粉式测功机通过扭矩/转速调节器与测功机控制器连接；所述测功机控制器与上位计算机连接，还通过电流调节器与磁粉式测功机连接。

进一步地，永磁电机、联轴器Ⅰ、转矩/转速传感器、联轴器Ⅱ和磁粉式测功机的输入轴处于同一轴线。

在该装置中，测功机控制器的信号传递给电流调节器，由电流调节器控制磁粉式测功机输出加载力矩，磁粉式测功机的加载力矩经联轴器作用在永磁电机的电机轴上。在磁粉式测功机和测功机控制器中间安装扭矩/转速调节器，扭矩/转速调节器采集磁粉式测功机的实际加载值和转速值，反馈给测功机控制器，由测功机控制器根据反馈值与设定加载值之差进行PI 控制运算，实现了对所需加载力矩的跟踪，通过该装置能准确模拟出大功率永磁驱动系统处于各种工况环境下的负载情况，从而便于对大功率永磁驱动系统控制策略进行验证。

附图说明

图1是本实用新型负载模拟装置结构示意图；

图2是本实用新型模拟装置的模拟方法流程示意图。