CN102073011A - 大型永磁直驱风力发电机测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及大型永磁直驱风力发电机测试系统，包括与电网连接的变频调速器、拖动电动机、齿轮减速机、调测控制器以及模拟负载，所述的变频调速器与拖动电动机连接，所述的拖动电动机通过齿轮减速机与被测试的永磁直驱风力发电机连接，所述的调测控制器与变频调速器以及永磁直驱风力发电机控制连接。与现有技术相比，本发明是一个可长时间稳定地工作在任何一个工作转速上的电机变速驱动装置，使我们能够准确测试每一个不同转速时发电机的电气性能和机械性能，所以本发明的系统为永磁直驱风力发电机提供了变速测试的条件，对保证直驱风机质量起重要作用。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电机，特别是涉及大型永磁直驱风力发电机测试系统。
背景技术
大型风力发电机组是在野外使用的架在数十米高空的大型设备，一旦风力发电机出现故障，由于要用大型吊车将其放置到地面上才能修理，所以其维修费用是非常高的，可达地面同样电机的数倍，过程又可能非常长，大大影响发电量。因此，风力发电机的出厂检验就显得尤为重要。
目前绝大多数发电机和电动机的工作转速是恒定的，基本工作在额定转速上。所以常用的电机，不论是发电机还是电动机，一般其性能测试只测额定转速下的机械和电气性能。
但是用在风力发电上的永磁直驱发电机则是始终工作在变速状态下，永磁直驱发电机的转速随着风速的变化而变化，转速与风速相对应，风速高则转速快。大型永磁直驱发电机的工作转速范围很宽，例如我公司1.5MW发电机工作转速范围为10～20转/分。
而且电机在不同转速下，其工作状态特别是效率是不相同的。所以直驱风力发电机要求在其工作转速范围内，在所有转速下都要有足够高的效率和稳定性。如果象测一般电机那样，只测额定转速下的机械和电气性能，则无法准确判定直驱型永磁发电机在不同转速下的工作状态以及机械和电气性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供大型永磁直驱风力发电机测试系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：大型永磁直驱风力发电机测试系统，其特征在于，包括与电网连接的变频调速器、拖动电动机、齿轮减速机、调测控制器以及模拟负载，所述的变频调速器与拖动电动机连接，所述的拖动电动机通过齿轮减速机与被测试的永磁直驱风力发电机连接，所述的调测控制器与变频调速器以及永磁直驱风力发电机控制连接。
本发明还包括力矩传感器，该力矩传感器设于被测试的永磁直驱风力发电机的基座联接处，所述的力矩传感器与调测控制器连接。
与现有技术相比，本发明应用了电机变频调速技术和齿轮箱变速技术，由变频调速器和拖动电动机与变速齿轮箱共同组成了具有大扭矩，并可在设定的变速范围内(例如0～26转/分范围内)，长时间稳定地工作在任何一个工作转速上的电机变速驱动装置；这样的电机变速驱动装置能使被测永磁直驱低速发电机可以与风力发电机在野外现场相同的变速方式工作，就使我们能够准确测试每一个不同转速时发电机的电气性能和机械性能，所以本发明的系统为永磁直驱风力发电机提供了变速测试的条件，对保证直驱风机质量起重要作用；而传统测试系统只能测试电机额定转速时的电气性能和机械性能。因为一般电机只工作在一个恒定的额定转速下。
附图说明
图1为本发明的原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示，大型永磁直驱风力发电机测试系统，包括与电网连接的变频调速器1、拖动电动机2、齿轮减速机3、调测控制器4以及模拟负载5，所述的变频调速器1与拖动电动机2连接，所述的拖动电动机2通过齿轮减速机3与被测试的永磁直驱风力发电机6连接，所述的调测控制器4与变频调速器1以及永磁直驱风力发电机6控制连接。
本发明还包括力矩传感器，该力矩传感器设于被测试的永磁直驱风力发电机的基座联接处，所述的力矩传感器与调测控制器连接。
本测试系统对于每一个不同转速时发电机的空载电压、功率、力矩、转速、噪声、温升等匀可直接测取。能进行永磁发电机的超速、过负载、功率特性等动态试验项目的测试。
由于电网频率固定为50Hz，拖动电机的额定频率也为50Hz，而且一般大功率电机为4级和6级最为常见，其额定转速分别为1500转/分和1000转/分。直接拖动额定转速为20转/分的风力发电机是不允许的。其间必需加入减速器，也就是变速齿轮箱。
所以本发明首先选取合适的减速齿轮箱，当拖动电机工作在额定转速时，就可以使永磁发电机实现额定转速。这时就可以测试额定转速时的永磁直驱发电机的各项电气与机械性能。
但是这种仅有减速齿轮箱的装置因为拖动电机只能工作在额定转速下，所以也只能测额定转速时的永磁直驱发电机的电气性能和机械性能，无法测试在其他转速时的性能。
为此我们再在系统中加入电机变频调速器，变频调速器能使拖动电机稳定地工作在不同转速下。因此这种由变频调速器和拖动电动机与变速齿轮箱共同组成的电机驱动装置就能使永磁直驱发电机稳定地工作在不同转速下。
所以本发明是应用了电机变频调速技术和齿轮箱变速技术，两种变速技术，由变频调速器和拖动电动机与变速齿轮箱共同组成了具有大扭矩，低转速的电机驱动系统，可驱动被测永磁直驱低速发电机在设定的变速范围内(例如0～26转/分范围内)，长时间稳定地工作在任何一个工作转速上。这样被测永磁直驱低速发电机就可以与风力发电机在野外现场相同的工作方式工作，使我们能够准确测试每一个不同转速时发电机的电气性能和机械性能。
具体测试内容和方法按国标进行。本发明只提供测试系统。
本系统能使永磁直驱发电机长时间地稳定地工作在0～26转/分之间任何一个设定的转速上，供测试者测试。
当模拟负载电阻断开时，可进行各转速下的的空载特性测试；当模拟负载电阻为零时，可测试各种转速下的短路特性。
模拟电阻可调节输出功率的大小。本测试系统的创新点是可使发电机工作在任何一个设定的转速下，而区别与传统测试方式只能测试发电机的额定转速下的工作状态。
本发明系统的主要技术参数：
吊装能力：大于被测发电机1.2倍的重量；
功率范围：大于或等于被测永磁风力发电机的额定功率；
转速范围：0～26r/min(模拟风速范围2m/s-25m/s)；
转矩测量精度高于：1％；
可测量49次以下谐波；
电流、电压、功率因数测试精度：5‰；
温度测量精度：±0.5℃。
实施例
本实施例为1.5MW永磁直驱风力发电机测试系统，由以下构成：
(1)变频调速器功率1600KW；
(2)拖动电动机功率1600KW；
(3)减速器(齿轮箱)功率1600KW；
(4)被测永磁发电机功率1000～1500KW；
(5)调测控制器功率1500KW；
(6)模拟负载功率1500KW；
(7)电网功率2000KW；
(8)固定平台。
主要技术指标：
由于目前和今后几年内，我国主流机型的功率将以1～1.5MW为主，永磁直驱风力发电机测试系统的功率为1.5MW就能基本满足需要。
吊装能力：75吨；
功率范围：最大可测1500KW大型并网永磁风力机；
转速范围：0～26r/min(模拟风速范围2m/s-25m/s)；
转矩测量精度高于：1％；
可测量49次以下谐波；
电流、电压、功率因数测试精度：5‰；
温度测量精度：±0.5℃。
Claims (2)
1.大型永磁直驱风力发电机测试系统，其特征在于，包括与电网连接的变频调速器、拖动电动机、齿轮减速机、调测控制器以及模拟负载，所述的变频调速器与拖动电动机连接，所述的拖动电动机通过齿轮减速机与被测试的永磁直驱风力发电机连接，所述的调测控制器与变频调速器以及永磁直驱风力发电机控制连接。
2.根据权利要求1所述的大型永磁直驱风力发电机测试系统，其特征在于，还包括力矩传感器，该力矩传感器设于被测试的永磁直驱风力发电机的基座联接处，所述的力矩传感器与调测控制器连接。
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