[发明专利]一种用于风力发电电动变桨距系统的硬件在环测试平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于风力发电电动变桨距系统的硬件在环测试平台。

背景技术

变速恒频风力发电机组作为主流机型，其风轮转速可在比较宽的范围内随风速变化，能更有效地利用风能，其优点已得到风力机生产厂家和研究机构的普遍认可。但仅通过发电机自身调节，很难有效减小由于风速波动引起的冲击。尤其在额定风速以上时，风力机极有可能受到很大的静态或动态冲击。当风电机组出现紧急情况时，变桨距系统可调节桨叶至90°位置，让风向与桨叶平行，使桨叶失去迎风面而实现气动刹车，从而实现安全停机的目的。由此可见，变桨距系统作为大型风电机组控制系统的核心部件之一，变桨距系统通过改变安装在风力机轮毂上叶片的节距角，从而改变叶片的气动特性，使桨叶和整个风电机组的受力状况大为改善。有效地保证风电机组在额定风速以上安全、稳定、高效地运行。因此变桨距系统的稳定性和可靠性测试是非常重要的环节。

国内在变桨距控制系统测试技术方面的研究起步较晚。专利200810119118公开了一种风力发电机组中变桨轴承的测试平台，主要应用于对变桨轴承的工况进行模拟。专利201020104046提出一种风力发电机组变桨控制系统的测试装置，包括PC机、PLC模块、配电柜和开关电源。主要用于测试变桨PLC的通讯、变桨控制回路的控制算法，以及在接受到指令后，变桨电机、限位开关、电池柜、编码器及润滑泵等硬件是否能够响应指令，以达到检测变桨控制系统性能的目的，未涉及对变桨执行机构的测试。专利201120199085提出一种风电机组的变桨系统测试平台，包括控制变桨系统的主控制器，人机交互模块和供电模块。主要测试变桨控制器和供电模式。未涉及变桨的执行机构。从现有情况看，在理论上对变桨距控制算法验证的较多，而对实际变桨距执行机构进行地面测试的较少。由于变桨距执行机构在风力机轮毂内工作，并随之转动，条件非常严苛，因此对变桨距系统的调节性能及其可靠性进行硬件在环的实时仿真测试很有必要，尤其是对变桨执行机构的测试。

发明内容

由于现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提出一种用于风力发电电动变桨距系统的硬件在环测试平台，该测试平台可有效测试风速激励下电动变桨距系统的响应特性，减低风电机组变桨距系统的调试和维护成本，大大缩短开发时间周期，提高测试效率。

为实现上述目的，本发明的一种用于风力发电电动变桨距系统的硬件在环测试平台，包括包含有上位机和下位机的平台主控制系统、包含多轴伺服驱动器的负载模拟变频器柜、负载电机及与上位机连接的人机交互模块，平台主控制系统包括风机主控系统、变桨控制系统、气动力模块、结构动力模块、负载力矩模拟模块，变桨控制系统与风机主控系统间通过CAN总线实现通信。

作为本发明的进一步特征，所述变桨控制系统包括变桨控制器和变桨执行机构，所述变桨执行机构包括变桨电机、伺服驱动器、不间断电源、减速机构，该变桨距控制器控制所述伺服驱动器驱动所述变桨电机。

作为本发明的进一步特征，所述该平台主控制系统与伺服驱动器之间通过CAN总线和SSI信号进行数据传输。

作为本发明的进一步特征，所述负载模拟电机通过联轴器连接变桨驱动电机。

作为本发明的进一步特征，所述联轴器上设有扭矩传感器，其将测到的信号传递到所述上位机

由于采用以上技术方案，本发明的用于风力发电电动变桨距系统的硬件在环测试平台，主要优势有：

(1)实现系统同步开发，缩短开发周期；

(2)可快速重复再现，系统地评价控制策略；

(3)无损和安全的极限测试和破坏性试验；

(4)开放性平台，具有可扩展性。

(5)降低开发成本，提高变桨系统上机运行的安全性与可靠性。

(6)辅助变桨系统开发：完善变桨系统的功能，利用精确采样设备和复杂数据分析设备，进行数据比对和分析，对控制算法进行优化。

附图说明

下面根据附图和具体实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明中风力发电机电动变桨控制系统的原理图；

图2为本发明用于风力发电电动变桨距系统硬件在环测试平台的逻辑图；

图3为本发明用于风力发电电动变桨距系统的硬件在环测试平台的各部件的连接关系；

图4为本发明用于风力发电电动变桨距系统的硬件在环测试平台的通讯方式图。

具体实施方式