一種風(fēng)電機(jī)組變槳距系統(tǒng)在環(huán)綜合測(cè)試平臺(tái)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種風(fēng)電機(jī)組變槳距系統(tǒng)在環(huán)綜合測(cè)試平臺(tái)，包括風(fēng)電機(jī)組變槳距系統(tǒng)測(cè)試主控平臺(tái)、待測(cè)變槳距系統(tǒng)和模擬風(fēng)對(duì)槳葉根部轉(zhuǎn)矩的加載模塊。風(fēng)電機(jī)組變槳距系統(tǒng)測(cè)試主控平臺(tái)包括人機(jī)交互模塊、PXI檢測(cè)模塊、主控制器和供電模塊；待測(cè)變槳距系統(tǒng)包括變槳距控制系統(tǒng)和變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)；加載模塊包括輪轂編碼器測(cè)試臺(tái)、加載驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、聯(lián)軸器、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩測(cè)試儀和加載執(zhí)行機(jī)構(gòu)；加載驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)經(jīng)加載執(zhí)行機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩測(cè)試儀、聯(lián)軸器、變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)、變槳距控制系統(tǒng)與輪轂編碼器測(cè)試臺(tái)相連，加載模塊、主控制器和供電模塊通過(guò)PXI檢測(cè)模塊與人機(jī)交互模塊連接。該測(cè)試平臺(tái)可綜合測(cè)試在環(huán)變槳距系統(tǒng)硬軟件性能，提高風(fēng)電機(jī)組變槳距系統(tǒng)測(cè)試效率和可靠性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種風(fēng)電機(jī)組變槳距系統(tǒng)在環(huán)綜合測(cè)試平臺(tái)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種風(fēng)電機(jī)組變槳距系統(tǒng)在環(huán)綜合測(cè)試平臺(tái)。

【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)力發(fā)電是當(dāng)前新能源開(kāi)發(fā)利用較為成熟的技術(shù)。為了提高風(fēng)力發(fā)電的效率和質(zhì)量，變速恒頻發(fā)電技術(shù)目前已成為風(fēng)電機(jī)組的主流技術(shù)。變槳技術(shù)與變頻變流技術(shù)是變速恒頻發(fā)電的兩大關(guān)鍵技術(shù)，其中變槳技術(shù)對(duì)提高風(fēng)電機(jī)組效率、發(fā)電質(zhì)量以及發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行起著十分重要的作用。因此，變槳距系統(tǒng)的性能是決定風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵因素。
[0003]隨著風(fēng)電機(jī)組行業(yè)的迅猛發(fā)展和變槳設(shè)備集成度越來(lái)越高，為了適應(yīng)控制系統(tǒng)批量生產(chǎn)的需要，保證風(fēng)電機(jī)組控制器生產(chǎn)調(diào)試的順利進(jìn)行，迫切需要一種綜合測(cè)試平臺(tái)在批量生產(chǎn)后用來(lái)對(duì)高集成度變槳設(shè)備進(jìn)行綜合測(cè)試，以保證設(shè)備的可靠性與準(zhǔn)確性。
[0004]國(guó)內(nèi)風(fēng)電機(jī)組變槳距系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)雖然已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用，但是由于起點(diǎn)較低，多數(shù)風(fēng)電機(jī)組變槳距測(cè)試平臺(tái)的測(cè)試功能單一，且不方便擴(kuò)展。并且目前還缺少對(duì)風(fēng)機(jī)主控系統(tǒng)的有效地實(shí)驗(yàn)室測(cè)試方法。傳統(tǒng)測(cè)試方法都是通過(guò)野外風(fēng)機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)模擬，但由于風(fēng)是不可預(yù)測(cè)的，同時(shí)對(duì)于風(fēng)的要求缺乏可控性，傳統(tǒng)的方法測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)，并很難綜合測(cè)試風(fēng)電機(jī)組變槳距系統(tǒng)在各工況下的運(yùn)行情況。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種能降低風(fēng)電發(fā)電變槳距系統(tǒng)的研發(fā)和維護(hù)成本，并可以實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)電機(jī)組變槳距控制策略的工程應(yīng)用，進(jìn)一步提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性，可對(duì)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行有效地保護(hù)的風(fēng)電機(jī)組變槳距在環(huán)綜合測(cè)試
^17.么卞口。
[0006]為實(shí)現(xiàn)所述目的，本發(fā)明的一種風(fēng)電機(jī)組變槳距系統(tǒng)在環(huán)綜合測(cè)試平臺(tái)，包括風(fēng)電機(jī)組變槳距系統(tǒng)測(cè)試主控平臺(tái)、待測(cè)變槳距系統(tǒng)和模擬風(fēng)對(duì)槳葉根部轉(zhuǎn)矩的加載模塊；所述風(fēng)電機(jī)組變槳距系統(tǒng)測(cè)試主控平臺(tái)由用于查看狀態(tài)及測(cè)試操作的人機(jī)交互模塊、？XI檢測(cè)模塊、用以控制變槳距系統(tǒng)的主控制器和用于給測(cè)試平臺(tái)及變槳距系統(tǒng)供電的供電模塊組成；所述待測(cè)變槳距系統(tǒng)由變槳距控制系統(tǒng)和變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成；所述加載模塊包含有輪轂編碼器測(cè)試臺(tái)、加載驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、聯(lián)軸器、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩測(cè)試儀和加載執(zhí)行機(jī)構(gòu)；所述加載驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)經(jīng)所述加載執(zhí)行機(jī)構(gòu)與所述轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩測(cè)試儀相連，所述轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩測(cè)試儀經(jīng)所述聯(lián)軸器與所述變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連，所述變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)經(jīng)所述變槳距控制系統(tǒng)與所述輪轂編碼器測(cè)試臺(tái)相連，所述加載模塊、主控制器和供電模塊通過(guò)所述？XI檢測(cè)模塊與人機(jī)交互模塊連接。
[0007]進(jìn)一步的，所述加載驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)總線與所述9X1檢測(cè)模塊通信。
[0008]進(jìn)一步的，所述？XI檢測(cè)模塊與所述主控制器通過(guò)以太網(wǎng)交換連接。
[0009]進(jìn)一步的，所述加載模塊中輪轂編碼器測(cè)試臺(tái)中的滑環(huán)II編碼器和光電編碼器分別與待測(cè)變槳距系統(tǒng)中的拓展1 口和T401超速繼電器相連接。
[0010]進(jìn)一步的，所述人機(jī)交互模塊包括液晶觸摸屏、與待測(cè)變槳距系統(tǒng)相連的按鈕開(kāi)關(guān)及斷路器。
[0011]所述人機(jī)交互模塊通過(guò)控制所述主控制器測(cè)試不同項(xiàng)目的執(zhí)行及檢測(cè)并顯示所述變槳距控制系統(tǒng)狀態(tài)信號(hào)和故障信號(hào)，例如控制信號(hào)測(cè)試、各種啟停狀態(tài)控制、低電壓穿越狀態(tài)測(cè)試、變槳距系統(tǒng)各種溫度信號(hào)、位置信號(hào)、速度信號(hào)、電流信號(hào)的采集及顯示等，并在相應(yīng)信號(hào)超出設(shè)定值時(shí)，根據(jù)故障等級(jí)，對(duì)所述變槳距控制系統(tǒng)做出相應(yīng)的處置。
[0012]相對(duì)于已有的風(fēng)電機(jī)組變槳距系統(tǒng)的測(cè)試平臺(tái)，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0013]1.可以測(cè)試不同工況下風(fēng)機(jī)變槳距系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能。
[0014]2.主要采用NI PXI測(cè)試儀器和LabVIEW測(cè)試主控軟件構(gòu)建測(cè)試系統(tǒng)，保證了測(cè)試的實(shí)時(shí)性。
[0015]3.人機(jī)交互界面簡(jiǎn)單明了，可以清晰方便的查看各個(gè)參數(shù)的變化，并采用了冗余測(cè)試方法保證風(fēng)電機(jī)組變槳距系統(tǒng)測(cè)試的正確性。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明風(fēng)電機(jī)組變槳距系統(tǒng)在環(huán)綜合測(cè)試平臺(tái)的結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖2為本發(fā)明第一種實(shí)施例所提供的變槳距控制系統(tǒng)的測(cè)試方法的流程圖。
[0018]圖3為本發(fā)明第二種實(shí)施例所提供的變槳距控制系統(tǒng)的測(cè)試方法的流程圖。
[0019]圖4為本發(fā)明第三種實(shí)施例所提供的變槳距控制系統(tǒng)的測(cè)試方法的流程圖。
[0020]圖5為本發(fā)明第四種實(shí)施例所提供的變槳距控制系統(tǒng)的測(cè)試方法的流程圖。
[0021]具體實(shí)施方法
[0022]下面通過(guò)實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0023]如圖1所示，本發(fā)明的變槳距系統(tǒng)在環(huán)測(cè)試平臺(tái)包括風(fēng)電機(jī)組變槳距系統(tǒng)測(cè)試主控平臺(tái)1、待測(cè)變槳距系統(tǒng)2和模擬風(fēng)對(duì)槳葉根部轉(zhuǎn)矩的加載模塊3。風(fēng)電機(jī)組變槳距系統(tǒng)測(cè)試主控平臺(tái)I由用于查看狀態(tài)及測(cè)試操作的人機(jī)交互模塊4、PXI檢測(cè)模塊5、用以控制變槳距系統(tǒng)的主控制器6和用于給測(cè)試平臺(tái)及變槳距系統(tǒng)供電的供電模塊7組成；待測(cè)變槳距系統(tǒng)2由變槳距控制系統(tǒng)8和變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)9組成；加載模塊3包含有輪轂編碼器測(cè)試臺(tái)10、加載驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)11、聯(lián)軸器12、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩測(cè)試儀13和加載執(zhí)行機(jī)構(gòu)14。
[0024]加載驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)11經(jīng)加載執(zhí)行機(jī)構(gòu)14與轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩測(cè)試儀13相連，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩測(cè)試儀13經(jīng)聯(lián)軸器12與變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)9相連，變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)9經(jīng)變槳距控制系統(tǒng)8與輪轂編碼器測(cè)試臺(tái)10相連，加載模塊3、主控制器6和供電模塊7通過(guò)PXI檢測(cè)模塊5與人機(jī)交互模塊4連接。
[0025]加載模塊3中加載執(zhí)行機(jī)構(gòu)14通過(guò)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩測(cè)試儀13、聯(lián)軸器12與待測(cè)的變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)9相連，并固定在一塊底座上，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩測(cè)試儀13與PXI檢測(cè)模塊5連接，實(shí)現(xiàn)加載力矩的反饋。PXI檢測(cè)模塊5通過(guò)CAN總線控制加載驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)11中三臺(tái)加載伺服驅(qū)動(dòng)器，模擬風(fēng)對(duì)槳葉根部的轉(zhuǎn)矩。加載模塊3中輪轂編碼器測(cè)試臺(tái)10中的滑環(huán)TTL編碼器和光電編碼器分別與待測(cè)變槳距系統(tǒng)2中的拓展1 口和T401超速繼電器相連接，進(jìn)行超速故障測(cè)試。
[0026]風(fēng)電機(jī)組變槳距系統(tǒng)測(cè)試主控平臺(tái)I中的PXI檢測(cè)模塊5與主控制器6通過(guò)以太網(wǎng)交換連接，且PXI檢測(cè)模塊5與人機(jī)交互模塊4中的液晶觸摸屏連接，按鈕開(kāi)關(guān)和斷路器連接到待測(cè)變槳距系統(tǒng)2上，可以測(cè)試不同項(xiàng)目的執(zhí)行及檢測(cè)并顯示變槳距系統(tǒng)狀態(tài)信號(hào)和故障信號(hào)。例如待測(cè)變槳距系統(tǒng)2在環(huán)變槳測(cè)試、控制信號(hào)測(cè)試、各種啟停狀態(tài)控制、低電壓穿越狀態(tài)測(cè)試、變槳距系統(tǒng)各種溫度信號(hào)、位置信號(hào)、速度信號(hào)、電流信號(hào)的采集及顯示，并在相應(yīng)信號(hào)超出設(shè)定值時(shí)，根據(jù)故障等級(jí)，對(duì)待測(cè)變槳距系統(tǒng)2做出相應(yīng)的處置。
[0027]如圖2所示，本發(fā)明第一種實(shí)施例的流程圖，測(cè)試方法包括以下步驟:
[0028]步驟21 =PXI檢測(cè)模塊5根據(jù)風(fēng)速和預(yù)設(shè)算法計(jì)算的轉(zhuǎn)矩給定值，從PXI檢測(cè)模塊5輸出轉(zhuǎn)矩給定值到加載模塊3，模擬葉片隨風(fēng)負(fù)載；同時(shí)PXI檢測(cè)模塊5根據(jù)風(fēng)速輸出風(fēng)速模擬量到主控制器6風(fēng)速檢測(cè)端口，風(fēng)速信號(hào)在主控制器6運(yùn)算產(chǎn)生槳距角給定值。
[0029]步驟22:加載模塊3中的加載驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)11根據(jù)轉(zhuǎn)矩給定值生成對(duì)拖動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制信號(hào)，拖動(dòng)電機(jī)根據(jù)轉(zhuǎn)矩控制信號(hào)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，并施加在待測(cè)變槳電機(jī)的輸出軸上作為負(fù)載；待測(cè)變槳距系統(tǒng)2從主控制器6獲得槳距角給定值，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)變槳。
[0030]步驟23:通過(guò)轉(zhuǎn)矩傳感器檢測(cè)拖動(dòng)電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)矩值，傳送實(shí)際轉(zhuǎn)矩值到PXI檢測(cè)模塊5。觀察在人機(jī)交互模塊4上給定槳距角和實(shí)際槳距角是否一致以及響應(yīng)時(shí)間是否在Is內(nèi)，并且無(wú)故障信號(hào)，完成待測(cè)變槳距系統(tǒng)2在環(huán)變槳測(cè)試。
[0031]該風(fēng)電機(jī)組變槳距系統(tǒng)的測(cè)試方法，為本發(fā)明實(shí)施例提供的風(fēng)電機(jī)組變槳距系統(tǒng)的測(cè)試系統(tǒng)的執(zhí)行方法，該測(cè)試方法通過(guò)模擬變槳軸承和變槳電機(jī)實(shí)際的運(yùn)行環(huán)境下承受的力和力矩，可模擬真實(shí)工況下，變槳距系統(tǒng)中所應(yīng)用到的控制器、變頻器和變槳電機(jī)的運(yùn)行情況，以及上述各部件之間的配合情況，從而可測(cè)試不同工況下整個(gè)變槳距系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性和穩(wěn)定性，可滿(mǎn)足風(fēng)電機(jī)組對(duì)變槳距系統(tǒng)的性能測(cè)試需要。
[0032]如圖3所示，本發(fā)明第二種實(shí)施例的流程圖，在第一種實(shí)施例的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)實(shí)際中順槳操作進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)試方法中還包括以下步驟:
[0033]步驟31:在人機(jī)交互模塊4中操作測(cè)試平臺(tái)面板按鈕，測(cè)試正常停機(jī)、安全停機(jī)、緊急停機(jī)命令下，變槳距系統(tǒng)的順槳是否回到88°及緊急停機(jī)響應(yīng)時(shí)間是否在6s內(nèi)。
[0034]步驟32:在人機(jī)交互模塊單機(jī)復(fù)位按鈕，復(fù)位完成后斷開(kāi)PXI檢測(cè)模塊5向變槳距系統(tǒng)發(fā)送的EFC使能信號(hào)(緊急順槳命令)，安全鏈觸發(fā)變槳距系統(tǒng)執(zhí)行緊急順槳，觀察緊急停機(jī)響應(yīng)時(shí)間是否在6s內(nèi)。
[0035]如圖4所示，本發(fā)明第三種實(shí)施例的流程圖，該方法為模擬實(shí)際應(yīng)用中風(fēng)電機(jī)組遇到突然失去市電或者電網(wǎng)電壓過(guò)低，進(jìn)行低壓穿越測(cè)試，測(cè)試方法包括以下步驟:
[0036]步驟41:低壓穿越測(cè)試前，確認(rèn)充電機(jī)充滿(mǎn)電后電容電壓為450V，對(duì)變槳距控制系統(tǒng)8和加載模塊3使能。
[0037]步驟42:在人機(jī)交互模塊4控制風(fēng)電機(jī)組變槳距系統(tǒng)測(cè)試主控平臺(tái)I供電模塊處切斷為變槳距控制系統(tǒng)8提供380V市電線路微斷，并同時(shí)觸發(fā)PXI檢測(cè)模塊5輸出低電平到主控制器6檢測(cè)市電端口，在人機(jī)界面中查看在人機(jī)交互模塊上斷掉市電后，變槳距控制系統(tǒng)8最低穿越時(shí)間，是否滿(mǎn)足最低穿越時(shí)間0.65s以上順槳，并且查看故障記錄。
[0038]如圖5所示，本發(fā)明第四種實(shí)施例的流程圖，該方法為模擬實(shí)際應(yīng)用中風(fēng)電機(jī)組輪轂轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行超速測(cè)試，測(cè)試方法包括以下步驟:
[0039]步驟51:確保加載模塊3中輪轂編碼器測(cè)試臺(tái)10中的滑環(huán)TTL編碼器和光電編碼器分別與待測(cè)變槳距系統(tǒng)2中的拓展1 口和T401超速繼電器相連接，在人機(jī)交互模塊按下復(fù)位按鈕。
[0040]步驟52:復(fù)位完成后，人機(jī)交互模塊4使能驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)輪轂編碼器測(cè)試臺(tái)10旋轉(zhuǎn)，在人機(jī)交互模塊4中紀(jì)錄滑環(huán)TTL與T401信號(hào)，并對(duì)比。
[0041]步驟53:人機(jī)交互模塊4中對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)定15r/s速度并且使能，帶動(dòng)輪轂編碼器測(cè)試臺(tái)10旋轉(zhuǎn)，查看故障紀(jì)錄和檢查變槳距系統(tǒng)順槳狀態(tài)。
【權(quán)利要求】
1.一種風(fēng)電機(jī)組變槳距系統(tǒng)在環(huán)綜合測(cè)試平臺(tái)，其特征在于，包括風(fēng)電機(jī)組變槳距系統(tǒng)測(cè)試主控平臺(tái)、待測(cè)變槳距系統(tǒng)和模擬風(fēng)對(duì)槳葉根部轉(zhuǎn)矩的加載模塊；所述風(fēng)電機(jī)組變槳距系統(tǒng)測(cè)試主控平臺(tái)由用于查看狀態(tài)及測(cè)試操作的人機(jī)交互模塊、PXI檢測(cè)模塊、用以控制變槳距系統(tǒng)的主控制器和用于給測(cè)試平臺(tái)及變槳距系統(tǒng)供電的供電模塊組成；所述待測(cè)變槳距系統(tǒng)由變槳距控制系統(tǒng)和變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成；所述加載模塊包含有輪轂編碼器測(cè)試臺(tái)、加載驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、聯(lián)軸器、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩測(cè)試儀和加載執(zhí)行機(jī)構(gòu)；所述加載驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)經(jīng)所述加載執(zhí)行機(jī)構(gòu)與所述轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩測(cè)試儀相連，所述轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩測(cè)試儀經(jīng)所述聯(lián)軸器與所述變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連，所述變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)經(jīng)所述變槳距控制系統(tǒng)與所述輪轂編碼器測(cè)試臺(tái)相連，所述加載模塊、主控制器和供電模塊通過(guò)所述PXI檢測(cè)模塊與人機(jī)交互模塊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)電機(jī)組變槳距系統(tǒng)在環(huán)綜合測(cè)試平臺(tái)，其特征在于，所述加載驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)CAN總線與所述PXI檢測(cè)模塊通信。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的風(fēng)電機(jī)組變槳距系統(tǒng)在環(huán)綜合測(cè)試平臺(tái)，其特征在于，所述PXI檢測(cè)模塊與所述主控制器通過(guò)以太網(wǎng)交換連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的風(fēng)電機(jī)組變槳距系統(tǒng)在環(huán)綜合測(cè)試平臺(tái)，其特征在于，所述加載模塊中輪轂編碼器測(cè)試臺(tái)中的滑環(huán)TTL編碼器和光電編碼器分別與待測(cè)變槳距系統(tǒng)中的拓展1 口和T401超速繼電器相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的風(fēng)電機(jī)組變槳距系統(tǒng)在環(huán)綜合測(cè)試平臺(tái)，其特征在于:所述人機(jī)交互模塊包括液晶觸摸屏、與待測(cè)變槳距系統(tǒng)相連的按鈕開(kāi)關(guān)及斷路器。
【文檔編號(hào)】G05B23/02GK104391500SQ201410640156
【公開(kāi)日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月13日
【發(fā)明者】周臘吾, 石建, 陳浩, 張磊 申請(qǐng)人:湖南世優(yōu)電氣股份有限公司