專利名稱：一種兆瓦級(jí)風(fēng)力模擬試驗(yàn)系統(tǒng)及試驗(yàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種兆瓦級(jí)風(fēng)力模擬試驗(yàn)系統(tǒng)及試驗(yàn)方法。
背景技術(shù)：
風(fēng)能是一種無污染的綠色能源，開發(fā)利用風(fēng)能，大力發(fā)展風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，對(duì)于解決全球性的能源危機(jī)和環(huán)境污染具有重要的意義。對(duì)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組而言，雖然最具說服力的測試方法仍然是風(fēng)場環(huán)境內(nèi)的現(xiàn)場試驗(yàn)。但是，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的研制及產(chǎn)品試驗(yàn)中，一種能模擬風(fēng)場實(shí)際風(fēng)況的能適應(yīng)各類風(fēng)電機(jī)組的多功能的風(fēng)力模擬試驗(yàn)系統(tǒng)仍是非常需要的。 現(xiàn)有風(fēng)電技術(shù)中存在有多種不同類型的發(fā)電機(jī)組試驗(yàn)系統(tǒng)和試驗(yàn)方法，但大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)組試驗(yàn)基本沿用傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)試驗(yàn)?zāi)Ｊ剑⒕W(wǎng)饋電，按照風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率-轉(zhuǎn)矩-速度特性進(jìn)行試驗(yàn)。在先專利201010209749. 9公開了一種新型的兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組試驗(yàn)系統(tǒng)及其試驗(yàn)方法。如圖I所示，該系統(tǒng)包括IOkv進(jìn)線開關(guān)柜、配電變壓器、受電柜、全功率變流器、雙軸伸拖動(dòng)電機(jī)、聯(lián)軸節(jié)、扭矩儀、減速齒輪箱、風(fēng)輪模擬器、變流器、轉(zhuǎn)接開關(guān)柜、饋電柜、pic、中心控制臺(tái)以及測量設(shè)備；工業(yè)電網(wǎng)通過IOkv進(jìn)線開關(guān)柜與配電變壓器相連，配電變壓器將電壓降到690V供給受電柜和全功率變流器后驅(qū)動(dòng)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)；雙軸伸拖動(dòng)電機(jī)的兩端或一端依次連接聯(lián)軸節(jié)、扭矩儀、減速齒輪箱和風(fēng)輪模擬器；風(fēng)輪模擬器再與相應(yīng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)相連產(chǎn)生電能；發(fā)電機(jī)再通過雙饋?zhàn)兞髌骰蛉β首兞髌髋c轉(zhuǎn)接開關(guān)柜連接；轉(zhuǎn)接開關(guān)柜通過饋電柜將電流反饋至配電變壓器從而形成完整的電流回路；所述進(jìn)電控制柜、受電柜、饋電柜及所有變流器都通過光纖與Plc和控制臺(tái)連接；所述測量設(shè)備分別對(duì)第一測量點(diǎn)、第二測量點(diǎn)、第三測量點(diǎn)、第四測量點(diǎn)、第五測量點(diǎn)和第六測量點(diǎn)進(jìn)行檢測。在上述專利的說明書
段中，提出“電網(wǎng)提供的能量經(jīng)通過一系列裝置給雙軸伸拖動(dòng)電機(jī)提供電能，拖動(dòng)電機(jī)再經(jīng)風(fēng)輪模擬器等一系列裝置帶動(dòng)被試機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)，被試機(jī)組產(chǎn)生的電能再通過一系列裝置將電能返回到配電變壓器從而實(shí)現(xiàn)能量回饋；被試機(jī)組借助于風(fēng)輪模擬器可模擬不同風(fēng)況下的風(fēng)力機(jī)特性，通過測試系統(tǒng)可檢測出被試機(jī)組的輸出特性；同時(shí)，通過在饋電環(huán)節(jié)裝設(shè)LVRT裝置，可測試被試機(jī)組的低電壓穿越性能”。從上述表述及其附圖中可以看出，其試驗(yàn)方法采用的仍然是發(fā)電機(jī)試驗(yàn)?zāi)Ｊ?，測試被試風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出特性。在上述專利的說明書
段中，提出“雙軸伸拖動(dòng)電機(jī)兩端(也可以一端)依次連接聯(lián)軸節(jié)、扭矩儀、減速齒輪箱、風(fēng)輪模擬器；風(fēng)輪模擬器再與相應(yīng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)相連產(chǎn)生電能”。拖動(dòng)電機(jī)經(jīng)過減速齒輪箱后，風(fēng)輪模擬器再與相應(yīng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)相連，這種構(gòu)成對(duì)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)和半直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)都是不可行的。模擬的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速很低，無論與雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)或半直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)聯(lián)接，都會(huì)引起嚴(yán)重的轉(zhuǎn)速匹配問題。風(fēng)輪模擬器作為器件與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組直接相連，所謂“可模擬不同風(fēng)況下的風(fēng)力機(jī)特性”也是幾乎不可行的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種兆瓦級(jí)風(fēng)力模擬試驗(yàn)系統(tǒng)及試驗(yàn)方法，可實(shí)現(xiàn)大功率范圍的多種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的全功率試驗(yàn)、偏航測試、變槳測試、并網(wǎng)發(fā)電等試驗(yàn)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種兆瓦級(jí)風(fēng)力模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，用于待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的模擬試驗(yàn)，具有電網(wǎng)配電柜、試驗(yàn)電源變壓器、電氣開關(guān)柜、第一全功率變流器、拖動(dòng)電機(jī)、扭矩儀、齒輪箱、風(fēng)電試驗(yàn)控制系統(tǒng)、用于模擬風(fēng)速風(fēng)向變化的風(fēng)況模擬裝置、試驗(yàn)測試系統(tǒng)、第二功率變流器、實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)饋電的并網(wǎng)饋電聯(lián)接柜、低電壓穿越模擬裝置。所述的電網(wǎng)配電柜用于與外部工業(yè)電網(wǎng)電氣連接，所述的電網(wǎng)配電柜與試驗(yàn)電源變壓器電氣連接，所述的試驗(yàn)電源變壓器用于將電網(wǎng)電壓降低到啟動(dòng)第一全功率變流器所需的相應(yīng)電壓，所述的試驗(yàn)電源變壓器通過電氣開關(guān)柜與第一全功率變流器電氣連接，所 述的第一全功率變流器與拖動(dòng)電機(jī)電氣連接，所述的拖動(dòng)電機(jī)通過聯(lián)軸節(jié)依次連接扭矩儀、齒輪箱，所述的齒輪箱用于與待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輪轂通過聯(lián)軸節(jié)連接，所述的風(fēng)況模擬裝置與風(fēng)電試驗(yàn)控制系統(tǒng)信號(hào)連接，所述的第二功率變流器與待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)電氣連接，所述的第二功率變流器通過并網(wǎng)饋電聯(lián)接柜與低電壓穿越模擬裝置電氣連接，所述的低電壓穿越模擬裝置與試驗(yàn)電源變壓器電氣連接，所述的風(fēng)電試驗(yàn)控制系統(tǒng)與電網(wǎng)配電柜、試驗(yàn)電源變壓器、電氣開關(guān)柜、第一全功率變流器、拖動(dòng)電機(jī)、扭矩儀、齒輪箱、待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輪轂上的變漿系統(tǒng)、待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航系統(tǒng)、低電壓穿越模擬裝置、第二功率變流器、試驗(yàn)測試系統(tǒng)均電氣連接，所述的試驗(yàn)測試系統(tǒng)與待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輪轂上的變漿系統(tǒng)、待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航系統(tǒng)、低電壓穿越模擬裝置、第二功率變流器、拖動(dòng)電機(jī)、扭矩儀、齒輪箱、電網(wǎng)配電柜、試驗(yàn)電源變壓器、電氣開關(guān)柜、第一全功率變流器均電氣連接，所述的第二功率變流器采用雙饋?zhàn)兞髌骰虬胫彬?qū)功率變流器或直驅(qū)功率變流器。一種采用權(quán)利要求I所述的兆瓦級(jí)風(fēng)力模擬試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組模擬試驗(yàn)的試驗(yàn)方法，外部工業(yè)電網(wǎng)通過電網(wǎng)配電柜與試驗(yàn)電源變壓器相連，試驗(yàn)電源變壓器將電壓降到相應(yīng)電壓啟動(dòng)第一全功率變流器并驅(qū)動(dòng)拖動(dòng)電機(jī)，拖動(dòng)電機(jī)通過聯(lián)軸節(jié)依次連接扭矩儀、齒輪箱后，與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輪轂相連，風(fēng)電試驗(yàn)控制系統(tǒng)從風(fēng)況模擬裝置接收到模擬的風(fēng)速信號(hào)，通過計(jì)算與判斷，向全功率變流器發(fā)出相應(yīng)速度指令，驅(qū)動(dòng)拖動(dòng)電機(jī)運(yùn)行在相應(yīng)的風(fēng)速上，同時(shí)，風(fēng)電試驗(yàn)控制系統(tǒng)向第二功率變流器發(fā)出相應(yīng)扭矩指令，使待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能，通過第二功率變流器以及并網(wǎng)饋電聯(lián)接柜轉(zhuǎn)接向試驗(yàn)電源變壓器并網(wǎng)饋電，拖動(dòng)電機(jī)通過風(fēng)況模擬裝置和風(fēng)機(jī)試驗(yàn)控制系統(tǒng)模擬不同風(fēng)況下的風(fēng)力機(jī)特性，通過試驗(yàn)測試系統(tǒng)測試待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出特性、待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航功能、待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的變槳功能，通過試驗(yàn)測試系統(tǒng)測試待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電運(yùn)行過程以及低電壓穿越功能。本發(fā)明的有益效果是拖動(dòng)電機(jī)通過扭矩儀、齒輪箱后與待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輪轂相連，風(fēng)電試驗(yàn)控制系統(tǒng)從風(fēng)況模擬裝置接收到模擬的風(fēng)速信號(hào)，通過計(jì)算與判斷，向全功率變流器發(fā)出相應(yīng)速度指令，驅(qū)動(dòng)拖動(dòng)電機(jī)運(yùn)行在相應(yīng)的風(fēng)速上，輪轂的轉(zhuǎn)動(dòng)，如同自然風(fēng)力吹動(dòng)風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)輪在旋轉(zhuǎn)。與此同時(shí)，風(fēng)電試驗(yàn)控制系統(tǒng)向第二功率變流器發(fā)出相應(yīng)扭矩指令，使待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能，通過第二功率變流器以及并網(wǎng)饋電聯(lián)接柜轉(zhuǎn)接向試驗(yàn)電源變壓器并網(wǎng)饋電，完成了風(fēng)能向機(jī)械能，機(jī)械能向電能的轉(zhuǎn)化過程。拖動(dòng)電機(jī)通過風(fēng)況模擬裝置和風(fēng)機(jī)試驗(yàn)控制系統(tǒng)可模擬不同風(fēng)況下的風(fēng)力機(jī)特性。通過試驗(yàn)測試系統(tǒng)測試待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出特性、待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航功能、待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的變槳功能，通過試驗(yàn)測試系統(tǒng)測試待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電運(yùn)行過程以及低電壓穿越功能。因此，綜上所述，由于采用風(fēng)況模擬裝置和風(fēng)電試驗(yàn)控制系統(tǒng)，從而使試驗(yàn)系統(tǒng)既能模擬風(fēng)場實(shí)際風(fēng)況進(jìn)行試驗(yàn)，又能采用發(fā)電機(jī)試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)；具有加載試驗(yàn)、全功率試驗(yàn)、偏航測試、變槳測試、并網(wǎng)發(fā)電的全過程測試等試驗(yàn)功能。采用并網(wǎng)饋電聯(lián)接柜后,第二功率變流器采用雙饋?zhàn)兞髌骰虬胫彬?qū)功率變流器或直驅(qū)功率變流器，使試驗(yàn)系統(tǒng)能對(duì)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組或半直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組或直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行并網(wǎng)饋電試驗(yàn)。采用低電壓穿越模擬裝置，試驗(yàn)系統(tǒng)能檢測待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的低電壓穿越性能。實(shí)現(xiàn)大功率范圍 的多種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的全功率試驗(yàn)、偏航測試、變槳測試、并網(wǎng)發(fā)電等試驗(yàn)。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖I是現(xiàn)有技術(shù)的電氣原理2是本發(fā)明的電氣原理具體實(shí)施例方式現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。如圖2所示，一種兆瓦級(jí)風(fēng)力模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，用于待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的模擬試驗(yàn)，具有電網(wǎng)配電柜、試驗(yàn)電源變壓器、電氣開關(guān)柜、第一全功率變流器、拖動(dòng)電機(jī)、扭矩儀、齒輪箱、風(fēng)電試驗(yàn)控制系統(tǒng)、用于模擬風(fēng)速風(fēng)向變化的風(fēng)況模擬裝置、試驗(yàn)測試系統(tǒng)、第二功率變流器、實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)饋電的并網(wǎng)饋電聯(lián)接柜、低電壓穿越模擬裝置。電網(wǎng)配電柜用于與外部工業(yè)電網(wǎng)電氣連接，電網(wǎng)配電柜與試驗(yàn)電源變壓器電氣連接，試驗(yàn)電源變壓器用于將電網(wǎng)電壓降低到啟動(dòng)第一全功率變流器所需的相應(yīng)電壓，試驗(yàn)電源變壓器通過電氣開關(guān)柜與第一全功率變流器電氣連接，第一全功率變流器與拖動(dòng)電機(jī)電氣連接，拖動(dòng)電機(jī)通過聯(lián)軸節(jié)依次連接扭矩儀、齒輪箱，齒輪箱用于與待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輪轂通過聯(lián)軸節(jié)連接。風(fēng)況模擬裝置與風(fēng)電試驗(yàn)控制系統(tǒng)信號(hào)連接，第二功率變流器與待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)電氣連接，第二功率變流器通過并網(wǎng)饋電聯(lián)接柜與低電壓穿越模擬裝置電氣連接，低電壓穿越模擬裝置與試驗(yàn)電源變壓器電氣連接。風(fēng)電試驗(yàn)控制系統(tǒng)與電網(wǎng)配電柜、試驗(yàn)電源變壓器、電氣開關(guān)柜、第一全功率變流器、拖動(dòng)電機(jī)、扭矩儀、齒輪箱、待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輪轂上的變漿系統(tǒng)、待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航系統(tǒng)、低電壓穿越模擬裝置、第二功率變流器、試驗(yàn)測試系統(tǒng)均電氣連接。試驗(yàn)測試系統(tǒng)與待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輪轂上的變漿系統(tǒng)、待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航系統(tǒng)、低電壓穿越模擬裝置、第二功率變流器、拖動(dòng)電機(jī)、扭矩儀、齒輪箱、電網(wǎng)配電柜、試驗(yàn)電源變壓器、電氣開關(guān)柜、第一全功率變流器均電氣連接。第二功率變流器采用雙饋?zhàn)兞髌骰虬胫彬?qū)功率變流器或直驅(qū)功率變流器。風(fēng)況模擬裝置可模擬恒風(fēng)、漸風(fēng)、階躍風(fēng)以及輕風(fēng)、強(qiáng)風(fēng)和大風(fēng)等不同風(fēng)況，能模擬變化風(fēng)向。試驗(yàn)測試系統(tǒng)可顯示和采集風(fēng)速、風(fēng)向、機(jī)艙方位及槳葉調(diào)節(jié)速度、槳距角等待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的狀態(tài)數(shù)據(jù)；試驗(yàn)測試系統(tǒng)可實(shí)時(shí)顯示和采集待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組所需測試的電流、電壓、功率因數(shù)、功率、效率、扭矩、轉(zhuǎn)速、溫度、壓力、電能質(zhì)量和低電壓穿越等試驗(yàn)數(shù)據(jù)和特性曲線。并網(wǎng)饋電聯(lián)接柜可根據(jù)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)或半直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)或直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)不同變換接線方式，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)饋電。低電壓穿越模擬裝置可模擬電網(wǎng)跌落和恢復(fù)的變化狀況，測試待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的低電壓穿越性能。風(fēng)電試驗(yàn)控制系統(tǒng)與風(fēng)況模擬裝置、電網(wǎng)配電柜、試驗(yàn)電源變壓器、電氣開關(guān)柜、第一全功率變流器、拖動(dòng)電機(jī)、扭矩儀、齒輪箱、第二功率變流器、并網(wǎng)饋電聯(lián)接柜、低電壓穿越模擬裝置以及試驗(yàn)測試系統(tǒng)電氣連接，可控制信息和測試數(shù)據(jù)的采集與交換。風(fēng)電試驗(yàn)控制系統(tǒng)可修正待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在風(fēng)輪缺位以及與拖動(dòng)電機(jī)、扭矩儀、齒輪箱聯(lián)接后的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量偏差。試 驗(yàn)電源變壓器、第一全功率變流器、拖動(dòng)電機(jī)可根據(jù)所在工業(yè)電網(wǎng)級(jí)別以及待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的額定電壓和額定功率確定。根據(jù)拖動(dòng)電機(jī)的功率系列，風(fēng)力模擬試驗(yàn)系統(tǒng)可達(dá)到I. 85MW/2. 8MW/3. 6MW/8MW 等兆瓦功率等級(jí)。試驗(yàn)時(shí)待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝在試驗(yàn)平臺(tái)上。待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輪轂未安裝風(fēng)輪。拖動(dòng)電機(jī)與扭矩儀、扭矩儀與齒輪箱、齒輪箱與待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輪轂之間均由相應(yīng)的聯(lián)軸節(jié)連接。一種采用兆瓦級(jí)風(fēng)力模擬試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組模擬試驗(yàn)的試驗(yàn)方法，外部工業(yè)電網(wǎng)通過電網(wǎng)配電柜與試驗(yàn)電源變壓器相連，試驗(yàn)電源變壓器將電壓降到相應(yīng)電壓啟動(dòng)第一全功率變流器并驅(qū)動(dòng)拖動(dòng)電機(jī)，拖動(dòng)電機(jī)通過聯(lián)軸節(jié)依次連接扭矩儀、齒輪箱后，與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輪轂相連，風(fēng)電試驗(yàn)控制系統(tǒng)從風(fēng)況模擬裝置接收到模擬的風(fēng)速信號(hào)，通過計(jì)算與判斷，向全功率變流器發(fā)出相應(yīng)速度指令，驅(qū)動(dòng)拖動(dòng)電機(jī)運(yùn)行在相應(yīng)的風(fēng)速上，同時(shí)，風(fēng)電試驗(yàn)控制系統(tǒng)向第二功率變流器發(fā)出相應(yīng)扭矩指令，使待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能，通過第二功率變流器以及并網(wǎng)饋電聯(lián)接柜轉(zhuǎn)接向試驗(yàn)電源變壓器并網(wǎng)饋電，拖動(dòng)電機(jī)通過風(fēng)況模擬裝置和風(fēng)機(jī)試驗(yàn)控制系統(tǒng)模擬不同風(fēng)況下的風(fēng)力機(jī)特性，通過試驗(yàn)測試系統(tǒng)測試待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出特性、待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航功能、待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的變槳功能，通過試驗(yàn)測試系統(tǒng)測試待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電運(yùn)行過程以及低電壓穿越功能。拖動(dòng)電機(jī)通過扭矩儀、齒輪箱后與待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輪轂相連，風(fēng)電試驗(yàn)控制系統(tǒng)從風(fēng)況模擬裝置接收到模擬的風(fēng)速信號(hào)，通過計(jì)算與判斷，向全功率變流器發(fā)出相應(yīng)速度指令，驅(qū)動(dòng)拖動(dòng)電機(jī)運(yùn)行在相應(yīng)的風(fēng)速上，輪轂的轉(zhuǎn)動(dòng)，如同自然風(fēng)力吹動(dòng)風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)輪在旋轉(zhuǎn)。與此同時(shí)，風(fēng)電試驗(yàn)控制系統(tǒng)向第二功率變流器發(fā)出相應(yīng)扭矩指令，使待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能，通過第二功率變流器以及并網(wǎng)饋電聯(lián)接柜轉(zhuǎn)接向試驗(yàn)電源變壓器并網(wǎng)饋電，完成了風(fēng)能向機(jī)械能，機(jī)械能向電能的轉(zhuǎn)化過程。拖動(dòng)電機(jī)通過風(fēng)況模擬裝置和風(fēng)機(jī)試驗(yàn)控制系統(tǒng)可模擬不同風(fēng)況下的風(fēng)力機(jī)特性。通過試驗(yàn)測試系統(tǒng)測試待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出特性、待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航功能、待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的變槳功能，通過試驗(yàn)測試系統(tǒng)測試待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電運(yùn)行過程以及低電壓穿越功能。風(fēng)機(jī)試驗(yàn)控制系統(tǒng)具有兩種試驗(yàn)運(yùn)行模式運(yùn)行模式一輸入待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)輪長度R，根據(jù)從風(fēng)況模擬裝置接收到的風(fēng)速V，計(jì)算待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸入機(jī)械功率Pm，向第一全功率變流器輸出速度指令，向第二功率變流器輸出扭矩指令，使待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行在設(shè)定風(fēng)速上，并向工業(yè)電網(wǎng)輸出相應(yīng)的電能。運(yùn)行模式二 根據(jù)從風(fēng)況模擬裝置接收到的風(fēng)速V，計(jì)算待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速n，向第一全功率變流器輸出速度指令，向第二功率變流器輸出扭矩指令，使待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行在設(shè)定風(fēng)速上，并向工業(yè)電網(wǎng)輸出相應(yīng)的電能。風(fēng)機(jī)試驗(yàn)控制系統(tǒng)的運(yùn)行模式一是應(yīng)用模擬風(fēng)力機(jī)試驗(yàn)?zāi)Ｊ?，可進(jìn)行風(fēng)電新產(chǎn)品的研發(fā)性試驗(yàn)；風(fēng)機(jī)試驗(yàn)控制系統(tǒng)的運(yùn)行模式二是應(yīng)用模擬發(fā)電機(jī)試驗(yàn)?zāi)Ｊ?，可進(jìn)行常規(guī)風(fēng)電產(chǎn)品的出廠試驗(yàn)或型式試驗(yàn)。 風(fēng)機(jī)試驗(yàn)控制系統(tǒng)在接收到從風(fēng)況模擬裝置發(fā)出的風(fēng)向信息后，向待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)偏航指令，對(duì)偏航系統(tǒng)進(jìn)行測試。由于試驗(yàn)平臺(tái)不允許機(jī)艙旋轉(zhuǎn)，機(jī)艙是固定在偏航軸承的內(nèi)軸上，這樣偏航動(dòng)作就表現(xiàn)為偏航軸承外軸旋轉(zhuǎn)，與機(jī)艙旋轉(zhuǎn)方向相反。風(fēng)機(jī)試驗(yàn)控制系統(tǒng)在接收到從風(fēng)況模擬裝置發(fā)出的風(fēng)速信息后，向待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的變槳系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)變槳指令，對(duì)變槳系統(tǒng)進(jìn)行測試。風(fēng)電試驗(yàn)控制系統(tǒng)可設(shè)置待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)電運(yùn)行曲線，測試并記錄待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電全過程的運(yùn)行狀態(tài)。風(fēng)電試驗(yàn)控制系統(tǒng)控制低電壓穿越模擬裝置，模擬電網(wǎng)跌落和恢復(fù)的變化狀況，測試待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的低電壓穿越性能。綜上所述，由于采用風(fēng)況模擬裝置和風(fēng)電試驗(yàn)控制系統(tǒng)，從而使試驗(yàn)系統(tǒng)既能模擬風(fēng)場實(shí)際風(fēng)況進(jìn)行試驗(yàn)，又能采用發(fā)電機(jī)試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)；具有加載試驗(yàn)、全功率試驗(yàn)、偏航測試、變槳測試、并網(wǎng)發(fā)電的全過程測試等試驗(yàn)功能。采用并網(wǎng)饋電聯(lián)接柜后，第二功率變流器采用雙饋?zhàn)兞髌骰虬胫彬?qū)功率變流器或直驅(qū)功率變流器，使試驗(yàn)系統(tǒng)能對(duì)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組或半直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組或直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行并網(wǎng)饋電試驗(yàn)。采用低電壓穿越模擬裝置，試驗(yàn)系統(tǒng)能檢測待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的低電壓穿越性能。實(shí)現(xiàn)大功率范圍的多種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的全功率試驗(yàn)、偏航測試、變槳測試、并網(wǎng)發(fā)電等試驗(yàn)。以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。
權(quán)利要求
1.一種兆瓦級(jí)風(fēng)カ模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，用于待測風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組的模擬試驗(yàn)，其特征在于具有電網(wǎng)配電柜、試驗(yàn)電源變壓器、電氣開關(guān)柜、第一全功率變流器、拖動(dòng)電機(jī)、扭矩儀、齒輪箱、風(fēng)電試驗(yàn)控制系統(tǒng)、用于模擬風(fēng)速風(fēng)向變化的風(fēng)況模擬裝置、試驗(yàn)測試系統(tǒng)、第二功率變流器、實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)饋電的并網(wǎng)饋電聯(lián)接柜、低電壓穿越模擬裝置， 所述的電網(wǎng)配電柜用于與外部エ業(yè)電網(wǎng)電氣連接，所述的電網(wǎng)配電柜與試驗(yàn)電源變壓器電氣連接，所述的試驗(yàn)電源變壓器用于將電網(wǎng)電壓降低到啟動(dòng)第一全功率變流器所需的相應(yīng)電壓，所述的試驗(yàn)電源變壓器通過電氣開關(guān)柜與第一全功率變流器電氣連接，所述的第一全功率變流器與拖動(dòng)電機(jī)電氣連接，所述的拖動(dòng)電機(jī)通過聯(lián)軸節(jié)依次連接扭矩儀、齒輪箱，所述的齒輪箱用干與待測風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組的輪轂通過聯(lián)軸節(jié)連接，所述的風(fēng)況模擬裝置與風(fēng)電試驗(yàn)控制系統(tǒng)信號(hào)連接，所述的第二功率變流器與待測風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)電氣連接，所述的第二功率變流器通過并網(wǎng)饋電聯(lián)接柜與低電壓穿越模擬裝置電氣連接，所述的低電壓穿越模擬裝置與試驗(yàn)電源變壓器電氣連接，所述的風(fēng)電試驗(yàn)控制系統(tǒng)與電網(wǎng)配 電柜、試驗(yàn)電源變壓器、電氣開關(guān)柜、第一全功率變流器、拖動(dòng)電機(jī)、扭矩儀、齒輪箱、待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輪轂上的變漿系統(tǒng)、待測風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組的偏航系統(tǒng)、低電壓穿越模擬裝置、第二功率變流器、試驗(yàn)測試系統(tǒng)均電氣連接，所述的試驗(yàn)測試系統(tǒng)與待測風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組輪轂上的變漿系統(tǒng)、待測風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組的偏航系統(tǒng)、低電壓穿越模擬裝置、第二功率變流器、拖動(dòng)電機(jī)、扭矩儀、齒輪箱、電網(wǎng)配電柜、試驗(yàn)電源變壓器、電氣開關(guān)柜、第一全功率變流器均電氣連接，所述的第二功率變流器采用雙饋?zhàn)兞髌骰虬胫彬?qū)功率變流器或直驅(qū)功率變流器。
2.ー種采用權(quán)利要求I所述的兆瓦級(jí)風(fēng)カ模擬試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行待測風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組模擬試驗(yàn)的試驗(yàn)方法，其特征在于外部エ業(yè)電網(wǎng)通過電網(wǎng)配電柜與試驗(yàn)電源變壓器相連，試驗(yàn)電源變壓器將電壓降到相應(yīng)電壓啟動(dòng)第一全功率變流器并驅(qū)動(dòng)拖動(dòng)電機(jī)，拖動(dòng)電機(jī)通過聯(lián)軸節(jié)依次連接扭矩儀、齒輪箱后，與風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組的輪轂相連，風(fēng)電試驗(yàn)控制系統(tǒng)從風(fēng)況模擬裝置接收到模擬的風(fēng)速信號(hào)，通過計(jì)算與判斷，向全功率變流器發(fā)出相應(yīng)速度指令，驅(qū)動(dòng)拖動(dòng)電機(jī)運(yùn)行在相應(yīng)的風(fēng)速上，同時(shí)，風(fēng)電試驗(yàn)控制系統(tǒng)向第二功率變流器發(fā)出相應(yīng)扭矩指令，使待測風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能，通過第二功率變流器以及并網(wǎng)饋電聯(lián)接柜轉(zhuǎn)接向試驗(yàn)電源變壓器并網(wǎng)饋電，拖動(dòng)電機(jī)通過風(fēng)況模擬裝置和風(fēng)機(jī)試驗(yàn)控制系統(tǒng)模擬不同風(fēng)況下的風(fēng)カ機(jī)特性，通過試驗(yàn)測試系統(tǒng)測試待測風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組的輸出特性、待測風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組的偏航功能、待測風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組的變槳功能，通過試驗(yàn)測試系統(tǒng)測試待測風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電運(yùn)行過程以及低電壓穿越功能。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種兆瓦級(jí)風(fēng)力模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，用于待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的模擬試驗(yàn)，拖動(dòng)電機(jī)依次連接扭矩儀、齒輪箱，齒輪箱與待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輪轂通過聯(lián)軸節(jié)連接，風(fēng)況模擬裝置與風(fēng)電試驗(yàn)控制系統(tǒng)信號(hào)連接，第二功率變流器與待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)電氣連接，風(fēng)電試驗(yàn)控制系統(tǒng)與電網(wǎng)配電柜、試驗(yàn)電源變壓器、電氣開關(guān)柜、第一全功率變流器、拖動(dòng)電機(jī)、扭矩儀、齒輪箱、待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輪轂上的變漿系統(tǒng)、待測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航系統(tǒng)、低電壓穿越模擬裝置、第二功率變流器、試驗(yàn)測試系統(tǒng)均電氣連接。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)大功率范圍的多種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的全功率試驗(yàn)、偏航測試、變槳測試、并網(wǎng)發(fā)電等試驗(yàn)。
文檔編號(hào)G01R31/34GK102854463SQ201210096259
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月31日
發(fā)明者邵鋒, 朱庭綱 申請(qǐng)人:江蘇新譽(yù)重工科技有限公司, 新譽(yù)集團(tuán)有限公司