[发明专利]用于风力发电机组变桨系统测试的试验系统

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种用于风力发电机组变桨系统测试的试验系统。 

背景技术

目前变速变桨已经成为风力发电机组主要控制方式，变桨系统可以在额定风速以上，控制风力发电机组的叶片节距角随风速的大小进行自动调节。一方面减少风力对风机的冲击，同时保证发电机功率输出的稳定，获取最大的能量。变桨系统又分为液压变桨和电动变桨，在我国电动变桨的市场占有率明显高于液压变桨。然而，由于在车间中无法安装桨叶，很多整机厂在风机出厂时只对变桨系统做空载下的动作测试，无法验证加载情况下的系统功能，给机组的整体安全性造成了隐患。 

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术出厂试验时因车间无法安装桨叶，风机出厂时只对变桨系统做空载测试、无法验证加载情况下的系统功能，不好保证出厂产品质量、甚至出现机组的整体安全性的问题；提供一种用于风力发电机组变桨系统测试的试验系统；本试验装置在车间模拟实际工作情况对风机变桨系统进行加载、能够实现加载情况下的变桨系统测试，将产生的电能反馈给电网，并将数据传回上位机进行分析、判断，节能的效果显著，使用于车间的变桨出厂试验。 

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案: 

一种用于风力发电机组变桨系统测试的试验系统，包括上位机，变桨系统，加载系统，所述变桨系统和加载系统分别通过通讯电缆连接至上位机，变桨系统与加载系统联接；所述变桨系统包括变桨驱动器、变桨电机、变桨驱动器与变桨电机连接；所述加载系统包括加载控制器，直流电机，扭矩速度传感器，加载控制器采用直流调速器，直流调速器上端与交流电源连接、下端与直流电机连接，所述直流电机通过增速机与变桨大齿盘联接，变桨大齿盘通过减速机与变桨电机联接；所述扭矩速度传感器分别与上位机、增速机、变桨大齿盘连接,其中扭矩速度传感器和变桨驱动器通过通讯电缆与上位机连接。

所述变桨驱动器内设有通讯模块、控制变桨速度的PID控制器、驱动变桨电机动作的电机驱动器，与变桨电机相连的充电单元；所述通讯模块通过通讯电缆与上位机相连，通讯模块与控制变桨速度的PID控制器连接，控制变桨速度的PID控制器与驱动变桨电机动作的电机驱动器连接，电机驱动器与变桨电机相连。   

所述变桨电机的末端有角度编码器，角度编码器与控制变桨速度的PID控制器相连。

所述变桨系统与加载系统的数量与风机的桨叶数量一致。 

工作原理: 一种用于风力发电机组变桨系统测试的试验系统，其特征是，包括上位机，变桨系统，加载系统，所述变桨系统和加载系统分别通过通讯电缆连接至上位机，变桨系统与加载系统联接；所述变桨系统包括变桨驱动器，变桨电机，变桨驱动器与变桨电机连接；所述加载系统包括加载控制器，直流电机，扭矩速度传感器，加载控制器采用直流调速器，直流调速器上端与交流电源连接、下端与直流电机连接，所述直流电机通过增速机与变桨大齿盘联接，变桨大齿盘通过减速机与变桨电机联接；所述扭矩速度传感器分别与上位机、增速机、变桨大齿盘连接,其中扭矩速度传感器和变桨驱动器通过通讯电缆与上位机连接。变桨系统通过变桨电机带动加载系统中的直流电机旋转，使直流电机处于为发电状态，并通过直流调速器反馈回电网，完成节能的效果；加载系统中的直流调速器通过控制电枢直流电压来调节直流电动机转速实现给变桨系统的加载，并根据直流电机的反馈电流来判断直流电机的转速情况，以此来再次调节电机的转速，实现对变桨系统的稳定加载。使用时将试验台各部分组装完成，上位机模拟主控发送桨距角命令给变桨驱动器，在变桨驱动器中由PID控制器将位置信号转换成变桨速度信号，由电机驱动器转换成电压信号驱动变桨电机，使变桨电机按照设置的角速度旋转，并通过减速机带动大齿圈旋转，进而完成预期的变桨动作；电机末端的角度编码器将角度反馈给变桨驱动器，校正旋转角度的精确性。大齿盘的旋转拖动加载增速机和直流电机轴，这个旋转力矩相对直流电机而言为一个阻转力矩，与速度旋转的方向相反，此时直流电机工作在第二象限，为发电状态，并通过直流调速器反馈回电网，完成节能的效果；直流调速器通过控制电枢直流电压来调节直流电动机转速，同时直流电动机给调速器一个反馈电流，调速器根据反馈电流来判断直流电机的转速情况，必要时修正电枢电压输出，以此来再次调节电机的转速。 

本发明的有益效果： 

1.本发明在车间模拟实际工作情况对风机变桨系统进行加载测试的试验台，将产生的电能反馈给电网，节能效果显著。