CN204178231U - 一种风力发电机组变桨距控制系统综合测试平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种风力发电机组变桨距控制系统综合测试平台，测试平台包括PC机、待测试系统、加载系统、转矩转速测试仪；待测试系统包括变桨距控制器单元、变桨电机、联轴器；加载系统包括加载控制器单元、负载电机、联轴器。变桨距控制器单元包括变桨距控制PLC和伺服驱动器，加载控制器单元包括加载控制PLC和伺服驱动器。PC机通过工业以太网实现与变桨距控制PLC和加载控制PLC的通信，变桨距控制PLC和加载控制PLC通过CAN总线实现与伺服驱动器的通信。PC机完成对整个变桨距控制系统测试平台的监控和参数给定。本实用新型的测试平台能完整的对待测试系统实际工作环境中所受载荷情况，缩短检验周期，提高生产效率。

Description

一种风力发电机组变桨距控制系统综合测试平台

技术领域

本实用新型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。

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，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。

实用新型内容

本实用新型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。

为实现所述目的，本实用新型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。

相对于已有的风力发电机组变桨距控制系统的测试平台，本实用新型的测试平台有以下优点：

1.可以模拟不同工况下变桨电机的动态和静态性能。

2.PC机通过工业以太网通信，工业以太网技术具有价格低廉、稳定可靠、通信速率高、应用广泛以及支持技术成熟的优点。

3.人机交互界面简单明了，可以清晰方便的查看各个参数的变化。

4.具有较高的智能化水平，能够实现变桨距控制系统的快速检测，提高工作效率，降低生产成本。

本实用新型能对变桨距控制系统进行动态和静态检测，能完整的对待测试系统实际工作环境中所受载荷情况，缩短变桨距控制柜出厂检验周期，提高生产效率。

附图说明

图1为本实用新型变桨距控制系统综合测试平台的结构示意图；

图2为本实用新型变桨距控制器单元的内部连接图；

图3为本实用新型变桨距控制系统综合测试平台的通信框图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的一种风力发电机组变桨距控制系统综合测试平台包括PC机1、待测试系统2、加载系统3、转矩转速测试仪4；待测试系统2包括变桨距控制器单元5、变桨电机6、联轴器7；加载系统3包括加载控制器单元8、负载电机9、联轴器10。

PC机1负责对整个待测试系统2的参数给定和对整个系统运行状态的监控，包括桨距角给定、PI参数的设定、变桨电机速度的给定、监控变量有驱动器温度、伺服电机温度、电机转速、电机位置信号。

变桨电机6带有编码器和刹车盘，编码器通过串行通信与伺服驱动器连接，检测变桨电机的速度和位置信号并反馈给伺服驱动器。变桨电机6经联轴器7、转矩转速测试仪4、联轴器10与负载电机9相连，变桨电机6和负载电机9保持同一转速。

负载电机9和变桨电机6为同一型号电机，都为实际环境中应用的电机。加载控制器单元8用来接收PC机1给定转矩信号和转矩给定信号的输出。

如图2所示，变桨距控制器单元5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。变桨距控制PLC作为待测试系统的控制核心，负责完成对整个待测试系统的故障检测、控制工作和与PC机1的通信。后备电源模块包括充电机和超级电容模块组。整流器将380V交流电压整流成24V直流电压，为变桨距控制PLC提供工作电压，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，为变桨距控制PLC提供工作电压。超级电容模块作为变桨距控制系统的后备电源，当变桨距控制系统突然出现故障，掉电时可以提供紧急顺桨电压，保证机组安全运行。充电机在超级电容能量损耗完时给其充电。

图3为该变桨距控制系统综合测试平台的通信框图，PC机1与变桨距控制PLC和加载控制PLC采用工业以太网通信，工业以太网技术具有价格低廉、稳定可靠、通信速率高、软硬件产品丰富、应用广泛以及支持技术成熟的优点，变桨距控制PLC和加载控制PLC通过CAN总线实现与伺服驱动器的通信，PC机通过工业以太网完成对整个测试系统的监控和参数给定，所述对拖装置包括联轴器7、联轴器10和转矩转速测试仪4，所述转矩转速测试仪通过自带的串行线接口，可以与PC机进行串口通信，实现对转矩和转速的检测和监控。

Claims (5)

1.一种风力发电机组变桨距控制系统综合测试平台，其特征在于，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。

2.根据权利要求1所述的一种风力发电机组变桨距控制系统综合测试平台，其特征在于，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。

3.根据权利要求1所述的一种风力发电机组变桨距控制系统综合测试平台，其特征在于，所述加载控制器单元包括加载控制PLC和伺服驱动器。

4.根据权利要求2所述的一种风力发电机组变桨距控制系统综合测试平台，其特征在于，所述后备电源模块包括充电机和超级电容模块组。

5.根据权利要求2所述的一种风力发电机组变桨距控制系统综合测试平台，其特征在于，所述变桨电机为永磁同步电机，带有编码器和刹车盘。