[发明专利]一种风力发电机组变桨距控制系统综合测试平台及其测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电机组测试领域，具体的说，是涉及一种风力发电机组变桨距控制系统综合测试平台及其测试方法。

背景技术

随着石油、煤炭等一次能源的大量消耗，风能作为一种清洁能源日益得到人们的关注。兆瓦级风力发电机组研究的主要方向为风力发电机组的控制技术，特别是风力发电机组的变桨距控制技术，在外界风速低于额定风速，需保持桨距角在一定数值，保持最佳叶尖速比；当外界风速高于额定风速时，由于变流器功率和电压等级的限制，必需调节桨距角的大小，减少风力机抽取的风功率，使机组发出的功率维持在额定功率附近，因此进行变桨距控制系统的研究具有重要意义。

由于变桨距控制系统执行机构在风力发电机组的轮毂内，并随轮毂转动，工作人员进行现场调试非常困难。因此，建立变桨距控制系统的综合测试平台显得非常重要，虽然国内变桨距控制系统测试平台已经开始应用，但是由于起步较晚，测试平台性能还不是十分完善。大多数平台只针对变桨距控制系统中某一部分性能进行测试，没有涵盖变桨距控制系统各性能测试的综合平台，因此也阻碍了变桨距控制算法的完善以及变桨距控制策略在工程中的应用，而且大多数的变桨距控制系统测试平台智能化水平低，增加了公司的劳动成本。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的不足，提供一种能对变桨距控制系统性能进行模拟测试、检测和调试的风力发电机组变桨距控制系统综合测试平台及其测试方法。

为实现所述目的，本发明的风力发电机组变桨距控制系统综合测试平台，包括PC机、待测试系统、加载系统、转矩转速测试仪；所述待测试系统包括变桨距控制器单元、变桨电机、联轴器；所述加载系统包括加载控制器单元、负载电机、联轴器；所述PC机经变桨距控制器单元与所述变桨电机相连，所述PC机经加载控制器单元与所述负载电机相连，所述转矩转速测试仪一端经联轴器与所述变桨电机相连，所述转矩转速测试仪另一端经联轴器与所述负载电机相连。

所述加载控制器单元包括加载控制PLC和伺服驱动器。

所述变桨距控制器单元包括整流器、后备电源模块、变桨距控制PLC、DC/DC直流斩波模块、伺服驱动器；380V交流电源经所述整流器与所述变桨距控制PLC相连，所述变桨距控制PLC经所述DC/DC直流斩波模块、后备电源模块与所述伺服驱动器相连，所述伺服驱动器的另一端与所述380V交流电源相连，所述伺服驱动器的输出端与所述变桨电机相连。

所述后备电源模块包括充电机和超级电容模块组。

所述整流器将380V交流电压整流成24V直流电压，为所述变桨距控制PLC提供工作电压；所述DC/DC直流斩波模块与后备电源连接，在电路出现紧急断电故障时，为所述变桨距控制PLC提供工作电压；所述伺服驱动器能够实现频率0-1000Hz和电压0-400/500V输出，为所述变桨电机提供所需频率的电压，变桨电机通过联轴器与转矩转速测试仪相连。

进一步的，所述变桨电机为永磁同步电机，带有编码器和刹车盘。所述编码器通过串口通信与伺服驱动器连接，检测所述变桨电机的速度和位置信号并反馈给所述伺服驱动器。

所述PC机通过工业以太网与所述变桨距控制PLC和加载控制PLC进行通信，所述变桨距控制PLC和加载控制PLC通过CAN总线与所述伺服驱动器进行通信。

所述加载系统可以提供不同工况下的负载力矩，为所述待测试系统实际应用中受到不同载荷情况下进行测试。所述负载电机与变桨电机之间通过联轴器、转矩转速测试仪连接，使两者保持统一转速。

一种风力发电机组变桨距控制系统综合测试平台的测试方法，包括：

①进行变桨电机位置和转速测试：

所述加载控制PLC接收所述PC机给定的加载信号，通过所述伺服驱动器控制所述负载电机的转速，完成对所述变桨电机的加载；

所述变桨距控制PLC接收所述PC机给定的角度值，通过所述伺服驱动器控制所述变桨电机运转到给定的位置角度；

所述变桨距控制PLC接收所述PC机给定的速度值，通过所述伺服驱动器来控制所述变桨电机，通过所述转矩转速测试仪观察电机转速是否等于给定转速，进行变桨电机位置和转速的测试；

②进行后备电源模块能量测试：

所述充电机对超级电容充电，确认充满后所述超级电容电压为460V；

将待测试侧与电源开关断开，由后备电源模块供电；

确定待测试侧驱动器使能，合上负载侧使能微断；