CN103323250A - 模拟风力发电机组变桨系统现场运行的试验系统与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种模拟风力发电机组变桨系统现场运行的试验系统，该试验系统包括监控上位机、模拟主控PLC、环境模拟实验柜及其控制器、变桨系统、位置模拟设备和加载设备；加载设备包括加载PLC、加载驱动器、加载电动机、联轴器和扭矩传感器；位置模拟设备包括位置模拟驱动器，位置模拟电动机，丝杆和滑块；位置传感器以及限位开关平行安装在滑块侧部的可触发位置。本发明系统设计合理，使用方便，操作简单，能最高程度地模拟了变桨系统现场的实际运行环境和状态，使得在工厂内对变桨系统进行模拟实际运行的测试成为可能，利用它能够在工厂较完整的检测出风力发电机组变桨系统的性能是否符合现场运行要求。

Description

模拟风力发电机组变桨系统现场运行的试验系统与方法
技术领域
 本发明专利涉及一种风力发电机组变桨系统加载测试过程中，如何仿真模拟风力发电机组变桨系统真实运行状态及环境的试验系统与方法。
背景技术
变桨系统不仅调节着风力发电机的发电功率，更保障着风力发电机的正常启停以及紧急故障停机，因此变桨系统的性能关系着风力发电机的稳定及安全，所以变桨系统性能的检测就变得十分必要。由于现今风力发电机变桨系统的检测方式十分有限，一般为简单的对拖试验，至今还没有能较完整的模拟变桨系统实际运行的检测系统与方法。
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，提供一种试验操作方便、在工厂内就可进行模拟变桨系统实际运行状态、并能较为完整的检测出风力发电机组变桨系统的性能是否符合现场运行要求的模拟风力发电机组变桨系统现场运行的试验系统。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供了一种采用上述模拟风力发电机组变桨系统现场运行的试验系统进行试验的方法。
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。本发明是一种模拟风力发电机组变桨系统现场运行的试验系统，其特点是，该试验系统包括监控上位机、模拟主控PLC、环境模拟实验柜及其控制器、变桨系统、位置模拟设备和加载设备；
模拟主控PLC、环境模拟实验柜控制器、变桨系统、位置模拟设备和加载设备均在环境模拟实验柜中，监控上位机位于环境模拟实验柜外；；
变桨系统包括变桨PLC、变桨驱动器、变桨电动机、位置传感器以及限位开关；变桨驱动器、位置传感器、限位开关均与变桨PLC连接，变桨驱动器与变桨电动机连接；
加载设备包括加载PLC、加载驱动器、加载电动机、联轴器和扭矩传感器；加载PLC与加载驱动器连接，加载驱动器分别与加载电动机连接，加载电动机通过联轴器与扭矩传感器连接，扭矩传感器的另一端也通过联轴器与变桨电动机连接；
位置模拟设备包括位置模拟驱动器、位置模拟电动机、丝杆和滑块，位置模拟驱动器与位置模拟电动机连接，位置模拟电动机上连接设有丝杆，丝杆表面运动带上设有滑块；位置传感器以及限位开关平行安装在滑块侧部的可触发位置；
监控上位机分别与模拟主控PLC、加载PLC、环境模拟实验柜控制器连接。
本发是还提供了一种模拟风力发电机组变桨系统现场运行的试验方法，其特点是，该实验方法采用如以上技术方案所述的试验系统；
监控上位机同时控制模拟主控PLC、加载PLC以及环境模拟实验柜控制器；
模拟主控PLC通过总线通讯控制变桨PLC，变桨PLC控制变桨驱动器，变桨驱动器输出电流控制变桨电动机转动，位置传感器以及限位开关将位置信号以及安全限制信号传送至变桨PLC；
加载PLC控制加载驱动器，加载驱动器控制加载电动机，模拟位置驱动器通过总线从加载驱动器侧获取速度信号，然后通过该信号控制位置模拟电动机转动，转动后丝杆上的滑块滑动可触发变桨系统的位置传感器和限位开关，并且转动后扭矩传感器将加载扭矩值传送至加载PLC；
环境模拟实验柜根据要求调节实验室内的温度、湿度以及气压；
试验时，监控上位机对环境模拟实验柜控制器下发温度、湿度和气压参数，使之达到测试要求的环境情况；同时对模拟主控PLC下发实时动态的位置指令，模拟主控PLC将位置指令通过通讯总线传输给变桨PLC，变桨PLC转化位置指令后发送给变桨驱动器，变桨驱动器驱动使得变桨电动机转动；同时，监控上位机对加载PLC下发动态扭矩指令，加载PLC转化后传送至加载驱动器，加载驱动器驱动加载电动机输出扭矩，扭矩传感器将实际扭矩值传输至加载PLC；同时加载驱动器将速度信号和位置信号传送至位置模拟驱动器，位置模拟驱动器驱动位置模拟电动机拖动滑块滑动，滑块滑至位置传感器时，位置传感器将位置信号传送至变桨PLC，当滑块触发限位开关时，变桨系统停止转动以保证其安全位置限制。
本发明系统中，除监控上位机外各设备均设在环境实验室内，该系统采用温度、湿度和气压可调的环境实验室，通过环境模拟实验柜控制器为变桨系统提供实时动态的现场温度、湿度和气压的环境模拟；采用加载电动机通过扭矩传感器与变桨电动机联接，并通过监控上位机和加载PLC控制加载驱动器为变桨系统提供实时动态扭矩；同时使用位置模拟驱动器和位置模拟电机来拖动变桨系统的滑块（凸轮滑块）来模拟变桨系统的正常启停、位置反馈以及安全位置限制；再用模拟主控PLC对变桨PLC进行位置指令下发，运用监控上位机来判断变桨系统的性能是否符合现场运行的要求。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明系统设计合理，使用方便，操作简单，能最高程度地模拟了变桨系统现场的实际运行环境和状态，使得在工厂内对变桨系统进行模拟实际运行的测试成为可能，利用它能够在工厂较完整的检测出风力发电机组变桨系统的性能是否符合现场运行要求。
附图说明
图1为本发明试验系统的一种结构示意框图；
图2为本发明试验系统的控制结构框图。
具体实施方式
以下参照附图，进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对其权利的限制。
实施例1，参照图1，一种模拟风力发电机组变桨系统现场运行的试验系统，该试验系统包括监控上位机、模拟主控PLC、环境模拟实验柜及其控制器、变桨系统、位置模拟设备和加载设备；
模拟主控PLC、环境模拟实验柜控制器、变桨系统、位置模拟设备和加载设备均在环境模拟实验柜中，监控上位机位于环境模拟实验柜外；；
变桨系统包括变桨PLC、变桨驱动器、变桨电动机、位置传感器以及限位开关；变桨驱动器、位置传感器、限位开关均与变桨PLC连接，变桨驱动器与变桨电动机连接；
加载设备包括加载PLC、加载驱动器、加载电动机、联轴器和扭矩传感器；加载PLC与加载驱动器连接，加载驱动器分别与加载电动机连接，加载电动机通过联轴器与扭矩传感器连接，扭矩传感器的另一端也通过联轴器与变桨电动机连接；
位置模拟设备包括位置模拟驱动器、位置模拟电动机、丝杆和滑块，位置模拟驱动器与位置模拟电动机连接，位置模拟电动机上连接设有丝杆，丝杆表面运动带上设有滑块；位置传感器以及限位开关平行安装在滑块侧部的可触发位置；
监控上位机分别与模拟主控PLC、加载PLC、环境模拟实验柜控制器连接。
实施例2，一种模拟风力发电机组变桨系统现场运行的试验方法，该实验方法采用实施例1所述的试验系统；
监控上位机同时控制模拟主控PLC、加载PLC以及环境模拟实验柜控制器；
模拟主控PLC通过总线通讯控制变桨PLC，变桨PLC控制变桨驱动器，变桨驱动器输出电流控制变桨电动机转动，位置传感器以及限位开关将位置信号以及安全限制信号传送至变桨PLC；
加载PLC控制加载驱动器，加载驱动器控制加载电动机，模拟位置驱动器通过总线从加载驱动器侧获取速度信号，然后通过该信号控制位置模拟电动机转动，转动后丝杆上的滑块滑动可触发变桨系统的位置传感器和限位开关，并且转动后扭矩传感器将加载扭矩值传送至加载PLC；
环境模拟实验柜根据要求调节实验室内的温度、湿度以及气压；
试验时，监控上位机对环境模拟实验柜控制器下发温度、湿度和气压参数，使之达到测试要求的环境情况；同时对模拟主控PLC下发实时动态的位置指令，模拟主控PLC将位置指令通过通讯总线传输给变桨PLC，变桨PLC转化位置指令后发送给变桨驱动器，变桨驱动器驱动使得变桨电动机转动；同时，监控上位机对加载PLC下发动态扭矩指令，加载PLC转化后传送至加载驱动器，加载驱动器驱动加载电动机输出扭矩，扭矩传感器将实际扭矩值传输至加载PLC；同时加载驱动器将速度信号和位置信号传送至位置模拟驱动器，位置模拟驱动器驱动位置模拟电动机拖动滑块滑动，滑块滑至位置传感器时，位置传感器将位置信号传送至变桨PLC，当滑块触发限位开关时，变桨系统停止转动以保证其安全位置限制。

Claims (2)

1.一种模拟风力发电机组变桨系统现场运行的试验系统，其特征在于，该试验系统包括监控上位机、模拟主控PLC、环境模拟实验柜及其控制器、变桨系统、位置模拟设备和加载设备；
模拟主控PLC、环境模拟实验柜控制器、变桨系统、位置模拟设备和加载设备均在环境模拟实验柜中，监控上位机位于环境模拟实验柜外；；
变桨系统包括变桨PLC、变桨驱动器、变桨电动机、位置传感器以及限位开关；变桨驱动器、位置传感器、限位开关均与变桨PLC连接，变桨驱动器与变桨电动机连接；
加载设备包括加载PLC、加载驱动器、加载电动机、联轴器和扭矩传感器；加载PLC与加载驱动器连接，加载驱动器分别与加载电动机连接，加载电动机通过联轴器与扭矩传感器连接，扭矩传感器的另一端也通过联轴器与变桨电动机连接；
位置模拟设备包括位置模拟驱动器、位置模拟电动机、丝杆和滑块，位置模拟驱动器与位置模拟电动机连接，位置模拟电动机上连接设有丝杆，丝杆表面运动带上设有滑块；位置传感器以及限位开关平行安装在滑块侧部的可触发位置；
监控上位机分别与模拟主控PLC、加载PLC、环境模拟实验柜控制器连接。
2.一种模拟风力发电机组变桨系统现场运行的试验方法，其特征在于，该实验方法采用如权利要求1所述的试验系统；
监控上位机同时控制模拟主控PLC、加载PLC以及环境模拟实验柜控制器；
模拟主控PLC通过总线通讯控制变桨PLC，变桨PLC控制变桨驱动器，变桨驱动器输出电流控制变桨电动机转动，位置传感器以及限位开关将位置信号以及安全限制信号传送至变桨PLC；
加载PLC控制加载驱动器，加载驱动器控制加载电动机，模拟位置驱动器通过总线从加载驱动器侧获取速度信号，然后通过该信号控制位置模拟电动机转动，转动后丝杆上的滑块滑动可触发变桨系统的位置传感器和限位开关，并且转动后扭矩传感器将加载扭矩值传送至加载PLC；
环境模拟实验柜根据要求调节实验室内的温度、湿度以及气压；
试验时，监控上位机对环境模拟实验柜控制器下发温度、湿度和气压参数，使之达到测试要求的环境情况；同时对模拟主控PLC下发实时动态的位置指令，模拟主控PLC将位置指令通过通讯总线传输给变桨PLC，变桨PLC转化位置指令后发送给变桨驱动器，变桨驱动器驱动使得变桨电动机转动；同时，监控上位机对加载PLC下发动态扭矩指令，加载PLC转化后传送至加载驱动器，加载驱动器驱动加载电动机输出扭矩，扭矩传感器将实际扭矩值传输至加载PLC；同时加载驱动器将速度信号和位置信号传送至位置模拟驱动器，位置模拟驱动器驱动位置模拟电动机拖动滑块滑动，滑块滑至位置传感器时，位置传感器将位置信号传送至变桨PLC，当滑块触发限位开关时，变桨系统停止转动以保证其安全位置限制。
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