[發明專利]風力發電機組電動變槳距實驗平臺

有效

• 申請號: 201310508088.3
• 申請日: 2013-10-24
• 公開（公告）號: CN103558030A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 徐健;蔡曉峰;劉衍選;胡明清;張海平;徐向宇
• 申請（專利權）人: 沈陽華創風能有限公司;青島華創風能有限公司;通遼華創風能有限公司;寧夏華創風能有限公司
• 主分類號: G01M15/00
• 分類號: G01M15/00;G05B23/02;F03D7/00
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 呂敏

技術領域

本發明屬于風電技術領域，具體是涉及一種風力發電機組電動變槳距實驗平臺。

背景技術

隨著世界范圍內能源危機的爆發，核能發電的巨大危害性，風能等可再生能源越來越受到更廣泛的關注，并得到廣泛的應用，從而使得風力發電機組成為風能利用的主要設備。風力發電機組是風力發電的核心設備，其性能直接影響到風機的發電效率和穩定性。

兆瓦級變速變距風力發電機組是目前市場上的主流機型，由于其結構復雜、變槳系統的隨動特性明顯、風機運行的非線性特性等特點，使得變速變距風電機組控制技術成為風機制造商和研究機構的研究熱點之一。兆瓦級風力發電機組的運行可以根據風速劃分為三個階段。第一階段：切入風速至額定風速；第二階段：額定風速至切出風速；第三階段：大于切出風速。風力發電機組運行在第一階段時，變槳系統使葉片開槳至最大迎風面，使風機葉片的升力達到最大，進而實現最大風能捕獲；風力發電機組運行在第二階段時，變槳系統根據風速、風向的反饋信號控制槳葉，進而使得發電機轉速維持在穩定的范圍內；當風力發電機組運行在第三階段或出現故障的情況下，變槳系統控制槳葉緊急順槳，利用葉片的空氣動力學特性進行剎車制動，進而保證風機的安全運行。

由于新設計的兆瓦級風力發電機組存在很多不確定性因素，為了研發出更可靠、更安全的新機型，設計一套風力發電機組電動變槳距實驗平臺是十分必要的。

?發明內容

針對上述存在的技術問題，本發明提供一種風力發電機組電動變槳距實驗平臺。其能夠提供接近真實的變槳系統，從而使實驗性能和數據真實、有效，達到新產品的安全性和可靠性。

本發明包括加載驅動設備、加載執行機構、聯軸器和上位機；所述加載驅動設備通過加載執行機構和聯軸器連接，聯軸器與風力發電機組的變槳電機連接；所述變槳電機與其變槳控制系統連接，變槳控制系統PLC連接上位機。

進一步地，所述加載驅動設備包括前端單元和三個逆變單元；所述前端單元分別連接三個逆變單元，用于驅動加載執行機構，根據不同工況和機型，設置所加載荷的大小。

進一步地，所述前端單元是共直流母線系統中的雙向整流裝置。

進一步地，所述加載執行機構為加載電機。

進一步地，所述變槳驅動電機的軸端設置有用于電機絕對位置反饋的多圈絕對值編碼器。

進一步地，所述變槳驅動電機為直流電機或交流電機。

進一步地，所述變槳控制系統的PLC用于接收上位機下發的速度和位置信號，并將命令下發給變槳控制系統內的伺服驅動器，驅動葉片電機，實現葉片的轉動。

進一步地，所述伺服驅動器還連接有超級電容，超級電容連接外部充電機，在外部供電掉電的情況下，切入備用電源繼續給伺服驅動器供電，使得葉片順槳。?

進一步地，所述上位機為安裝有Bladed軟件的PC電腦，模擬風力發電機組的主控系統。

進一步地，所述上位機模擬風力發電機組的主控系統的具體方法是：通過風模型、各工況數據和位置反饋值，把計算得到的槳距角和變槳速度下發給變槳控制系統PLC，再由PLC同時下發給三個伺服驅動器驅動變槳電機旋轉槳葉；由變槳控制系統的內部傳感器得到的槳葉位置和速度采集到PLC中，再由PLC上傳到PC機中進行計算分析，監控變槳控制系統是否正常運行，給出相應的變槳指令。???

本發明的有益效果：

1.本發明接近真實的模擬風力發電機組變槳系統的運行；加載設備工作時可以將發出的電并入電網或自身循環使用；檢驗自主設計的變槳控制系統性能；檢驗后備電源性能，進而設計出高性能、高品質、可靠性和安全性高的風力發電機組。

2.本發明的實驗平臺設計容量較大，基本適用于10MW以下的所有機型，不但可以驗證自主設計的控制系統性能，還能對機械結構和電氣原件做進一步改進和優化，并且加載系統可以將能量回饋電網，節約資源。

附圖說明

圖1為本發明結構示意圖；

圖中：1.加載驅動設備，2.前端單元，3.逆變單元，4.加載執行機構，5.聯軸器，6.變槳電機，7.超級電容模組，8.伺服驅動器，9.上位機，10.PLC，11.編碼器，12.變槳控制系統。

具體實施方式：

下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細描述：