CN112763126A - 一种变桨同步电机制动器制动扭矩测试方法及系统 - Google Patents
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Abstract
一种变桨同步电机制动器制动扭矩测试方法及系统，具体通过上位机、控制模块以及同步电机闭环控制功能的伺服驱动器，在电机制动器维持失电制动的状态下，通过控制驱动器输出，检测电机克服制动器扭矩转动瞬间的电流值，结合此电流值推算出制动器扭矩值，从而对电机制动器制动扭矩是否符合系统要求进行判断。本发明的变桨同步电机制动器制动扭矩测试方法及系统能够对变桨同步电机制动器制动扭矩进行快速量化检测，客观判断可能存在制动扭矩异常，节省了人工成本和时间成本，还增加了电机制动器全检的可行性，降低了风机运行过程中可能存在桨叶制动失效的安全风险。
Description
技术领域
本发明属于风电变桨电机技术领域，涉及一种变桨同步电机制动器制动扭矩测试方法及系统。
背景技术
风电变桨电机制动器作为风机桨叶有效制动的执行者，其扭矩大小直接关系整个风机的安全。目前，业内对变桨电机制动力矩的检测，大多仅限于使用力矩扳手进行手动抽检，耗费大量时间和精力，且无法进行量化判断，导致风机运行过程中可能存在桨叶制动失效的安全风险。
发明内容
为解决现有不足，降低变桨电机制动器可能存在的制动扭矩异常的风险，基于目前风电变桨系统普遍使用永磁同步电机的现状，本发明提供一种变桨同步电机制动器制动扭矩测试方法及系统，对变桨同步电机制动器制动扭矩进行快速量化检测，客观判断可能存在的制动扭矩异常，节省了人工成本和时间成本，降低了风机运行过程中可能存在桨叶制动失效的安全风险。
为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：
一种变桨同步电机制动器制动扭矩测试的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1：上位机1选择变桨同步电机型号，根据变桨同步电机的型号匹配测试参数，并向控制模块2发送测试开启指令，其中，所述测试参数包括制动器对应的制动扭矩标准和电机转矩系数Kt；
步骤2：控制模块2根据上位机1的指令向伺服驱动器3下达电机制动器闭锁指令，控制电机制动器维持失电制动状态；
步骤3：伺服驱动器3实时监测变桨同步电机的位置反馈，根据电机的位置变化自动调整电流输出；当所述变桨电机的位置反馈未发生变化时，所述伺服驱动器3自动增大输出电流；当变桨电机的位置反馈发生变化时，执行步骤4；
步骤4：控制模块2记录电机位置反馈发生变化瞬间的电流值，并控制所述伺服驱动器3停止电流输出；
步骤5：控制模块2计算变桨同步电机制动器制动扭矩值；
步骤6：控制模块2判断所述步骤5的计算结果是否在预定范围内，当计算结果属于所述预定范围内，输出完成测试；否则判定电机制动器扭矩异常并执行步骤7；
步骤7：控制模块2将所述步骤5的计算结果传送给上位机1，所述上位机1报警；
步骤8：根据报警，工作人员对制动器扭矩进行二次确认,确认结果为存在异常时,排除异常并返回步骤2
本发明还进一步采用以下优选技术方案：
步骤5中，通过以下公式计算电机制动器制动扭矩值：
M＝I*Kt
其中，M为电机制动器制动扭矩计算值；I为电机位置反馈发生变化瞬间的电流值；Kt为转矩系数。
步骤6中，所述预定范围为制动器扭矩出厂标定值的80％至120％。
所述控制模块2能够同时控制多台伺服驱动器3，进而同时对多台同步电机的制动器进行控制和测试。
一种用于前述的变桨同步电机制动器制动扭矩测试的方法的变桨同步电机制动器制动扭矩测试系统，所述系统包括上位机1、控制模块2、伺服驱动器3，其特征在于：
所述上位机1选择待测试的变桨同步电机的型号，并根据所述变桨同步电机的型号匹配测试参数，并向所述控制模块2发送控制指令，所述测试参数包括与制动器对应的制动扭矩标准和电机转矩系数Kt；
所述控制模块2分别与所述上位机1和伺服驱动器3无线连接，进行交互；
所述控制模块2向所述伺服驱动器3下达电机制动器闭锁指令，控制电机制动器维持失电制动状态、根据伺服驱动器3的反馈电流值计算制动器扭矩值以及判断制动器扭矩检测结果；
伺服驱动器3与所述变桨同步电机连接，所述伺服驱动器3实时监测变桨同步电机的位置反馈，根据电机的位置变化自动调整电流输出，当所述变桨电机的位置反馈未发生变化时，所述伺服驱动器3自动增大输出电流，当变桨电机的位置反馈发生变化时，将变桨电机的位置发生变化瞬间的电流值反馈给所述控制模块2。
所述控制模块2包括中央处理器单元DP通讯单元以及以太网通讯单元；
所述中央处理器单元通过以太网通讯单元与上位机1连接，进行交互；
所述中央处理器单元通过DP通讯单元与伺服驱动器3连接，控制所述伺服驱动器3输出电流的状态。
所述中央处理器根据伺服驱动器3的反馈电流值和以下公式，计算变桨同步电机制动器制动扭矩值：
M＝I*Kt
其中，M为电机制动器制动扭矩计算值；I为电机位置反馈发生变化瞬间的电流值；Kt为转矩系数。
所述中央处理器根据计算结果判断变桨电机的制动扭矩是否异常，即，计算结果处于预定范围内时，判断为正常，否则判断为异常，生成异常报告并传送给上位机1。
所述预定范围为制动器扭矩出厂标定值的80％至120％。
本发明具有以下技术效果：
本发明的方法及系统能够对变桨同步电机制动器制动扭矩进行快速量化检测，客观判断可能存在制动扭矩异常，节省了人工成本和时间成本，降低了风机运行过程中可能存在桨叶制动失效的安全风险。
附图说明
图1是本发明的变桨同步电机制动器制动扭矩测试方法的流程图。
图2是本发明的变桨同步电机制动器制动扭矩测试系统的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。
图1是本发明的变桨同步电机制动器制动扭矩测试方法的流程图，如图1所示，本发明的变桨同步电机制动器制动扭矩测试的方法包括以下步骤：
一种变桨同步电机制动器制动扭矩测试的方法，该方法包括以下步骤：
步骤1：上位机1选择变桨同步电机型号，根据变桨同步电机的型号匹配测试参数，并向控制模块2发送测试开启指令，其中，测试参数包括制动器对应的制动扭矩标准和电机转矩系数Kt。优选地，在本发明中，控制模块2为PLC模组。
步骤2：控制模块2根据上位机1的指令向伺服驱动器3下达电机制动器闭锁指令，控制电机制动器维持失电制动状态。控制模块2能够同时控制多台伺服驱动器3，进而同时对多台同步电机的制动器进行控制和测试。优选地，在本发明中，控制模块2能够同时对3台伺服驱动器3进行控制。
步骤3：伺服驱动器3实时监测变桨同步电机的位置反馈，根据电机的位置变化自动调整电流输出；当变桨电机的位置反馈未发生变化时，伺服驱动器3自动增大输出电流；当变桨电机的位置反馈发生变化时，执行步骤4。
步骤4：控制模块2记录电机位置反馈发生变化瞬间的电流值，并控制伺服驱动器3停止电流输出。
步骤5：控制模块2计算变桨同步电机制动器制动扭矩值。具体地，控制模块2通过以下公式计算电机制动器制动扭矩值：
M＝I*Kt
其中，M为电机制动器制动扭矩计算值；I为电机位置反馈发生变化瞬间的电流值；Kt为转矩系数。
步骤6：控制模块2判断步骤5的计算结果是否在预定范围内，当计算结果属于预定范围内，输出完成测试；否则判定电机制动器扭矩异常并执行步骤7。具体地，预定范围为制动器扭矩出厂标定值的80％至120％。
步骤7：控制模块2将步骤5的计算结果传送给上位机1，上位机1报警。
步骤8：根据报警，工作人员对制动器扭矩进行二次确认,确认结果为存在异常时,排除异常并返回步骤2。
具体地，工作人员手动使用扭力扳手对制动器扭矩进行二次确认,确认结果与上位判断一致时,判断变桨电机制动器制动扭矩异常,联系供应商进一步处理，异常处理后返回步骤2。
图2是本发明的变桨同步电机制动器制动扭矩测试系统的示意图，如图2所示，用于变桨同步电机制动器制动扭矩测试的方法的变桨同步电机制动器制动扭矩测试系统，系统包括上位机1、控制模块2、伺服驱动器3。
上位机1选择待测试的变桨同步电机的型号，并根据变桨同步电机的型号匹配测试参数，并向控制模块2发送控制指令，测试参数包括与制动器对应的制动扭矩标准和电机转矩系数Kt。
控制模块2分别与上位机1和伺服驱动器3无线连接，进行交互。优选地，在本发明中，控制模块2为PLC模组。
控制模块2向伺服驱动器3下达电机制动器闭锁指令，控制电机制动器维持失电制动状态、根据伺服驱动器3的反馈电流值计算制动器扭矩值以及判断制动器扭矩检测结果。
具体地，控制模块2包括中央处理器单元DP通讯单元以及以太网通讯单元；中央处理器单元通过以太网通讯单元与上位机1连接，进行交互；中央处理器单元通过DP通讯单元与伺服驱动器3连接，控制控制伺服驱动器3输出电流的状态。
中央处理器根据伺服驱动器3的反馈电流值和以下公式，计算变桨同步电机制动器制动扭矩值：
M＝I*Kt
其中，M为电机制动器制动扭矩计算值；I为电机位置反馈发生变化瞬间的电流值；Kt为转矩系数。
中央处理器根据计算结果判断变桨电机的制动扭矩是否异常，即，计算结果处于预定范围内时，判断为正常，否则判断为异常，生成异常报告并传送给上位机1。优选地，预定范围为制动器扭矩出厂标定值的80％至120％。
伺服驱动器3与变桨同步电机连接，伺服驱动器3实时监测变桨同步电机的位置反馈，根据电机的位置变化自动调整电流输出，当变桨电机的位置反馈未发生变化时，伺服驱动器3自动增大输出电流，当变桨电机的位置反馈发生变化时，将变桨电机的位置发生变化瞬间的电流值反馈给控制模块2。
该系统还包括电源模块，其与控制模块2连接，向控制模块2供电。本发明的系统能够对变桨同步电机制动器制动扭矩进行快速量化检测，客观判断可能存在制动扭矩异常，节省了人工成本和时间成本，降低了风机运行过程中可能存在桨叶制动失效的安全风险。
本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种变桨同步电机制动器制动扭矩测试的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1：上位机(1)选择变桨同步电机型号，根据变桨同步电机的型号匹配测试参数，并向控制模块(2)发送测试开启指令，其中，所述测试参数包括制动器对应的制动扭矩标准和电机转矩系数Kt；
步骤2：控制模块(2)根据上位机(1)的指令向伺服驱动器(3)下达电机制动器闭锁指令，控制电机制动器维持失电制动状态；
步骤3：伺服驱动器(3)实时监测变桨同步电机的位置反馈，根据电机的位置变化自动调整电流输出；当所述变桨电机的位置反馈未发生变化时，所述伺服驱动器(3)自动增大输出电流；当变桨电机的位置反馈发生变化时，执行步骤4；
步骤4：控制模块(2)记录电机位置反馈发生变化瞬间的电流值，并控制所述伺服驱动器(3)停止电流输出；
步骤5：控制模块(2)计算变桨同步电机制动器制动扭矩值；
步骤6：控制模块(2)判断所述步骤5的计算结果是否在预定范围内，当计算结果属于所述预定范围内，输出完成测试；否则判定电机制动器扭矩异常并执行步骤7；
步骤7：控制模块(2)将所述步骤5的计算结果传送给上位机(1)，所述上位机(1)报警；
步骤8：根据报警，工作人员对制动器扭矩进行二次确认,确认结果为存在异常时,排除异常并返回步骤2。
2.根据权利要求1所述的变桨同步电机制动器制动扭矩测试的方法，其特征在于：
步骤5中，通过以下公式计算电机制动器制动扭矩值：
M＝I*Kt
其中，M为电机制动器制动扭矩计算值；I为电机位置反馈发生变化瞬间的电流值；Kt为转矩系数。
3.根据权利要求1所述的变桨同步电机制动器制动扭矩测试的方法，其特征在于：
步骤6中，所述预定范围为制动器扭矩出厂标定值的80％至120％。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的变桨同步电机制动器制动扭矩测试的方法，其特征在于：
所述控制模块(2)能够同时控制多台伺服驱动器(3)，进而同时对多台同步电机的制动器进行控制和测试。
5.一种用于权利要求1-4任意一项所述的变桨同步电机制动器制动扭矩测试的方法的变桨同步电机制动器制动扭矩测试系统，所述系统包括上位机(1)、控制模块(2)、伺服驱动器(3)，其特征在于：
所述上位机(1)选择待测试的变桨同步电机的型号，并根据所述变桨同步电机的型号匹配测试参数，并向所述控制模块(2)发送控制指令；
所述控制模块(2)分别与所述上位机(1)和伺服驱动器(3)无线连接，进行交互；
所述控制模块(2)向所述伺服驱动器(3)下达电机制动器闭锁指令，控制电机制动器维持失电制动状态、根据伺服驱动器(3)的反馈电流值计算制动器扭矩值以及判断制动器扭矩检测结果；
伺服驱动器(3)与所述变桨同步电机连接，所述伺服驱动器(3)实时监测变桨同步电机的位置反馈，根据电机的位置变化自动调整电流输出，当所述变桨电机的位置反馈未发生变化时，所述伺服驱动器(3)自动增大输出电流，当变桨电机的位置反馈发生变化时，将变桨电机的位置发生变化瞬间的电流值反馈给所述控制模块(2)。
6.根据权利要求5所述的变桨同步电机制动器制动扭矩测试系统，其特征在于：
所述测试参数包括与制动器对应的制动扭矩标准和电机转矩系数Kt。
7.根据权利要求5所述的变桨同步电机制动器制动扭矩测试系统，其特征在于：
所述控制模块(2)包括中央处理器单元DP通讯单元以及以太网通讯单元；
所述中央处理器单元通过以太网通讯单元与上位机(1)连接，进行交互；
所述中央处理器单元通过DP通讯单元与伺服驱动器(3)连接，控制所述伺服驱动器(3)输出电流的状态。
8.根据权利要求7所述的变桨同步电机制动器制动扭矩测试系统，其特征在于：
所述中央处理器根据伺服驱动器(3)的反馈电流值和以下公式，计算变桨同步电机制动器制动扭矩值：
M＝I*Kt
其中，M为电机制动器制动扭矩计算值；I为电机位置反馈发生变化瞬间的电流值；Kt为转矩系数。
9.根据权利要求5-8任意一项所述的变桨同步电机制动器制动扭矩测试系统，其特征在于：
所述中央处理器根据计算结果判断变桨电机的制动扭矩是否异常，即，计算结果处于预定范围内时，判断为正常，否则判断为异常，生成异常报告并传送给上位机(1)。
10.根据权利要求8所述的变桨同步电机制动器制动扭矩测试系统，其特征在于：
所述预定范围为制动器扭矩出厂标定值的80％至120％。
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