[发明专利]直驱式兆瓦级永磁同步发电机的全功率试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种发电机的试验装置，特别是一种直驱式兆瓦级永磁同步发电机的全功率试验装置。

背景技术

直驱式永磁同步风力发电机，是一种由风轮直接驱动发电机的风力发电机组，亦称无齿轮风力发电机组，这种风力发电机采用多极发电机与风轮直接连接进行驱动的方式，免去了齿轮箱这一传统部件。由于目前在某些兆瓦级风力发电机组中齿轮箱是容易过载和损坏率较高的部件，而无齿轮箱的直驱方式能有效地减少由于齿轮箱磨损问题而造成的机组故障，可有效提高系统运行的可靠性和寿命，减少维护成本，因而得到了市场青睐。此外，直驱式风电系统主要采用全功率变流技术，该技术可使风轮和发电机的调速范围扩展到0 %～150% 的额定转速，提高了风能利用范围。且全功率变流技术对低电压穿越技术有很好的解决途径，为直驱式风力发电机进一步发展增加了优势。另外直驱永磁风力发电系统不需要电励磁装置，具有重量轻、效率高、可靠性好的优点。同时，随着电力电子技术和永磁材料的发展，在直驱永磁风力发电系统中，占成本比例相对较高的开关器件（IGBT 等）和永磁体，在其性能不断提高的同时，成本也正在不断下降，使得直驱永磁风力发电系统从众多变速恒频风力发电系统中脱颖而出，具有很好的发展前景。但是现有技术中还没有公开适用于直驱式兆瓦级永磁同步发电机的全功率试验装置，研发适用于直驱式兆瓦级永磁同步发电机的全功率试验装置具有重要的现实意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种结构设计合理、测试效率高效果好、使用方便的直驱式兆瓦级永磁同步发电机的全功率试验装置。

本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种直驱式兆瓦级永磁同步发电机的全功率试验装置，其特点是：

该装置包括全功率风电变频器、拖动电机和拖动电机变频器；

所述的全功率风电变频器通过电缆与直驱式永磁同步发电机的定子端连接，全功率风电变频器再通过电缆连接到电网，将输出的电能回馈到电网；

拖动电机的转子端通过拖动电机侧减速箱、万向联轴器、连接法兰与直驱式永磁同步发电机的转子端连接，拖动电机的定子通过电缆与拖动电机变频器连接，通过定子励磁调节其转速，拖动电机变频器再通过电缆连接到电网；

在直驱式永磁同步发电机的定子端还连接有侧量用电能质量分析仪、电流互感器、电压互感器和示波器；

在直驱式永磁同步发电机上还安装有振动传感器，直驱式永磁同步发电机的传感器接线盒和振动传感器均通过电缆与监测用PLC模块连接。

以上所述的直驱式兆瓦级永磁同步发电机的全功率试验装置技术方案中：所述的拖动电机容量比被测试的直驱式永磁同步发电机容量大；所述的拖动电机优选为可调节转速式电机。

以上所述的直驱式兆瓦级永磁同步发电机的全功率试验装置技术方案中：所述的全功率风电变频器还可以与冷却装置连接。所述的冷却装置可以为本发明装置的一部份，也可以是另外配置的冷却装置，供全功率风电变频器冷却用，所述的冷却装置可以为现有技术中公开的任何一种适用本发明的冷却装置，包括风冷、水冷或其它冷却方式。

以上所述的直驱式兆瓦级永磁同步发电机的全功率试验装置技术方案中：所述的全功率风电变频器、拖动电机变频器通过断路器、隔离变压器后接入电网。

本发明装置做全功率试验的目的主要在于测试发电机的各项参数是否符合设计要求。利用优选的转速可以调节的拖动电机来带动直驱式永磁同步发电机的转子，定子连接到全功率风电变频器，全功率风电变频器再连接到电网。通过空载试验、短路试验、加载试验等一系列试验来判断电机的性能，通过全功率风电变频器得到直驱式永磁同步发电机的转速，调节全功率风电变频器增加转矩使得直驱式永磁同步发电机逐步达到满载状态来输出功率，并观察各个节点电网电压、直流电压、输出功率、频率、定子电流、定子电压等参数的曲线是否正常。试验过程中全功率风电变频器的冷却系统要正常工作，监视用PLC采集的绕组温度是否在正常范围，安装在发电机上的振动传感器的示数变化是否很大来判断发电机的振动情况，通过电能质量分析仪、电流互感器、电压互感器、示波器等设备来记录分析发电机的各种电参数，比如端电压，电流，频率等。通过这些试验可以判断发电机的特性以及各种参数是否达到设计要求。