CN105866705A - 一种风力发电机组交流变桨系统后备电源容量的测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风力发电机组交流变桨系统后备电源容量的测量方法，包括以下步骤：步骤一：主控系统发送远程控制命令，使后备电源进入容量测试模式；步骤二：实时记录驱动母线电压与制动电阻放电电流，并结合PLC的采样周期得到后备电源的测量能量值；步骤三：关闭后备电源容量测试模式，记录后备电容终止电压，计算出后备电源的理论能量值；步骤四：将步骤二得到的测量能量值与步骤三得到的理论能量值做比值处理；步骤五：判断比值大小，若比值大于0.85，则后备电容状态良好。本发明可以通过远程控制方式对交流变桨系统后备电源能量自动泄放，可以省略掉传统的后备的泄放电阻，节约了成本；并且能对后备容量进行自动测量。

Description

一种风力发电机组交流变桨系统后备电源容量的测量方法
技术领域
本发明涉及风电领域，特别涉及一种风力发电机组交流变桨系统后备电源容量的测量方法。
背景技术
交流变桨系统的后备电源是风场电网掉电后变桨系统中唯一的能量提供设备，也是确保交流变桨系统安全、可靠紧急收桨的必要条件。随着设备自身老化、受高温、潮湿、盐雾等恶劣外部环境影响，在工作一定的时间后，后备电源的容量无法达到风机安全运行的必要条件，会造成交流变桨系统紧急顺桨失败，造成重大财产损失。通过定期对后备电源容量进行测试检查，能够避免因后备电源容量下降至安全值以下还未能准确故障提示的情况发生。现阶段对后备电源容量的测试需要通过逐一攀爬风机，人工手动借助外携设备对变桨系统的三个后备电源逐一进行充放电测试。每次测试的间隔周期半年至一年不等。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种能够远程控制、操作方便、测量简单的风力发电机组交流变桨系统后备电源容量的测量方法。
本发明解决上述问题的技术方案是：一种风力发电机组交流变桨系统后备电源容量的测量方法，包括以下步骤：
步骤一：主控系统发送远程控制命令，使后备电源进入容量测试模式，此时伺服驱动器关闭整流功能，打开制动斩波回路，用制动电阻消耗后备电源能量，后备电源当前电压随之下降，记录后备电容初始电压；
步骤二：实时记录驱动母线电压与制动电阻放电电流，并结合PLC的采样周期得到后备电源的测量能量值；
步骤三：关闭后备电源容量测试模式，记录后备电容终止电压，计算出后备电源的理论能量值；
步骤四：将步骤二得到的测量能量值与步骤三得到的理论能量值做比值处理；
步骤五：判断比值大小，若比值大于0.85，则后备电容状态良好。
上述风力发电机组交流变桨系统后备电源容量的测量方法，所述步骤二中，
后备电源的测量能量值的计算公式为：
EK+1=EK+U*I*T/1000
其中EK+1：测量能量值；EK ：前一次的测量能量值；U：驱动母线电压；I：制动电阻放电电流；T：PLC的采样周期，单位为ms。
上述风力发电机组交流变桨系统后备电源容量的测量方法，所述步骤三中，后备电源的理论能量值的计算公式为：
E2=0.5*C*(U0²- U1²)
其中E2:理论能量值；C：电容，单位为法拉F，U0: 后备电容初始电压，U1：后备电容终止电压。
本发明的有益效果在于：
1．本发明首先通过驱动母线电压、制动电阻放电电流、PLC的采样周期得到后备电源的测量能量值，然后计算出后备电源的理论能量值，最后将测量能量值与理论能量值做比值处理，通过判断比值大小来确定后备电源容量是否正常，测量方法简单，适用范围广。
2．本发明可以通过远程控制方式对交流变桨系统后备电源能量自动泄放，直接发远程命令，让风机停在安全位置，比较安全，不需要通过转动叶片或做紧急收桨来消耗电容能量，也不需要额外的后备泄放电阻泄放能量，可以省略掉传统的后备的泄放电阻，节约了成本；并且能对后备容量进行自动测量，方便操作，能够随时用制动电阻泄放后备能量，同时又能测量出后备电源的容量。
附图说明
图1为本发明的流程图。
图2为本发明测试结果图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示，本发明公开了一种风力发电机组交流变桨系统后备电源容量的测量方法，包括以下步骤：
步骤一：主控系统发送远程控制命令，使后备电源进入容量测试模式，伺服驱动器接收到命令后，叶片先回到安全位置，回到安全位置后，伺服驱动器自动关闭驱动整流功能，开启制动斩波功能，此时后备能量通过驱动打开了制动斩波回路并作用到制动电阻上，用制动电阻消耗后备电源能量，后备电源当前电压随之下降，记录后备电容初始电压U0；由于完全通过制动电阻对后备电容能量泄放，母线电压值也基本等于后备电源电压值，后备电源能量也基本等于制动电阻的放电能量值。
步骤二：实时记录驱动母线电压与制动电阻放电电流，伺服驱动器将实时测试的驱动母线电压、制动电阻放电电流值发送到PLC，并结合PLC的采样周期得到后备电源的测量能量值；
通过PLC采集每次的驱动母线电压与制动电阻放电电流值，驱动母线电压与制动电阻放电电流值相乘就是功率值，功率乘以时间就是能量，通过每次采样得到的功率进行的积分累加运算就是能量值，因此后备电源的测量能量值的计算公式为：
EK+1=EK+U*I*T/1000
其中EK+1：测量能量值；EK ：前一次的测量能量值；U：驱动母线电压；I：制动电阻放电电流；T:PLC的采样周期，单位为ms。T/1000相当于转化成国际单位s，理论上采样周期越小，累加积分值越精准，但周期越小，CPU处理越快越耗CPU内存，考虑到CPU的运行情况，取PLC的采样周期T为10ms。
步骤三：关闭后备电源容量测试模式，记录后备电容终止电压，计算出后备电源的理论能量值；
后备电源的理论能量值的计算公式为：
E2=0.5*C*(U0²- U1²)
其中E:理论能量值；C：电容，单位为法拉F，U0: 后备电容初始电压，U1：后备电容终止电压。
步骤四：将步骤二得到的测量能量值与步骤三得到的理论能量值做比值处理，比值系数K=E/E2；
步骤五：判断比值K大小，若比值大于0.85，则后备电容状态良好。图2中（a）（b）（c）（d）分别为测量后备电源在440V泄放到360V、260V、136V、20V时的比值，泄放到不同电压值测量结果在0.96左右，表明后备电容能量正常并且比较稳定。

Claims (3)

1.一种风力发电机组交流变桨系统后备电源容量的测量方法，包括以下步骤：
步骤一：主控系统发送远程控制命令，使后备电源进入容量测试模式，此时伺服驱动器关闭整流功能，打开制动斩波回路，用制动电阻消耗后备电源能量，由于在驱动参数设置的制动电阻泄放的功率是个定值，泄放的时候功率是较稳定的，后备电源当前电压随之下降，记录后备电容初始电压；
步骤二：实时记录驱动母线电压与制动电阻放电电流，由于驱动设置的泄放功率值是个定值，泄放的时候功率是较稳定的，也就是母线电压与放电电流乘积是个较稳定值，并结合PLC的采样周期得到后备电源的测量能量值；
步骤三：关闭后备电源容量测试模式，记录后备电容终止电压，，计算出后备电源的理论能量值；
步骤四：将步骤二得到的测量能量值与步骤三得到的理论能量值做比值处理；
步骤五：判断比值大小，若比值大于0.85，则后备电容状态良好。
2.根据权利要求1所述的风力发电机组交流变桨系统后备电源容量的测量方法，其特征在于：所述步骤二中，后备电源的测量能量值的计算公式为：
EK+1=EK+U*I*T/1000
其中EK+1：测量能量值；EK ：前一次的测量能量值；U：驱动母线电压；I：制动电阻放电电流；T：PLC的采样周期，单位为ms。
3.根据权利要求2所述的风力发电机组交流变桨系统后备电源容量的测量方法，其特征在于：所述步骤三中，后备电源的理论能量值的计算公式为：
E2=0.5*C*(U0²- U1²)
其中E2:理论能量值；C：电容，单位为法拉F，U0: 后备电容初始电压，U1：后备电容终止电压。
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Denomination of invention: A measurement method of backup power capacity of AC pitch system of wind turbine

Effective date of registration: 20211224

Granted publication date: 20180522

Pledgee: China Everbright Bank Co.,Ltd. Xiangtan sub branch

Pledgor: HUNAN SHIYOU ELECTRIC PUBLIC Co.,Ltd.

Registration number: Y2021430000099

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Date of cancellation: 20230511

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