一種低電壓穿越過程中變槳驅(qū)動(dòng)能力的評(píng)估方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種變槳驅(qū)動(dòng)能力的評(píng)估方法，具體涉及一種低電壓穿越過程中變槳驅(qū)動(dòng)能力的評(píng)估方法。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)電機(jī)組在更換新型號(hào)的葉片或變槳系統(tǒng)后，需要通過測試評(píng)估變槳系統(tǒng)是否會(huì)對(duì)風(fēng)電機(jī)組的低電壓穿越能力產(chǎn)生影響。大型變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組通常采用變槳距控制技術(shù)，使風(fēng)電機(jī)組在額定風(fēng)速以上輸出平穩(wěn)的功率，并在緊急情況下通過調(diào)整槳葉確保機(jī)組安全。在電網(wǎng)發(fā)生短路故障導(dǎo)致電網(wǎng)電壓跌落的過程中，變槳系統(tǒng)的供電電源將由外部電網(wǎng)變?yōu)閮?nèi)部電源(一般為電池或超級(jí)電容等儲(chǔ)能裝置)，同時(shí)會(huì)根據(jù)風(fēng)電機(jī)組的控制策略進(jìn)行緊急變槳等操作，遭受明顯大于正常運(yùn)行時(shí)的載荷考驗(yàn)。當(dāng)某種機(jī)型的風(fēng)電機(jī)組通過型式試驗(yàn)的檢測，具備低電壓穿越能力后，風(fēng)電機(jī)組更換變槳系統(tǒng)或采用更大載荷的葉片時(shí)，若仍通過整機(jī)型式實(shí)驗(yàn)的方式判斷變槳系統(tǒng)能否滿足風(fēng)電機(jī)組正常運(yùn)行及故障穿越時(shí)的要求，不僅耗時(shí)長而且成本高。因此，需要提供一種利用變槳試驗(yàn)平臺(tái)以評(píng)估風(fēng)電機(jī)組電動(dòng)變槳系統(tǒng)能否滿足低電壓穿越能力要求的測試方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了滿足現(xiàn)有技術(shù)的需要，本發(fā)明提供了一種低電壓穿越過程中變槳驅(qū)動(dòng)能力的評(píng)估方法，所述方法包括:
[0004]步驟1:依據(jù)變槳系統(tǒng)測試平臺(tái)測試變槳系統(tǒng)的后備電源容量；
[0005]步驟2:依據(jù)變槳系統(tǒng)測試平臺(tái)測試變槳系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)驅(qū)動(dòng)能力；
[0006]步驟3:依據(jù)變槳系統(tǒng)測試平臺(tái)測試變槳系統(tǒng)在新的力矩加載時(shí)的響應(yīng)時(shí)間與穩(wěn)態(tài)誤差。
[0007]優(yōu)選的，所述變槳系統(tǒng)測試平臺(tái)包括上位機(jī)、電動(dòng)變槳系統(tǒng)和加載系統(tǒng)；
[0008]所述上位機(jī)向所述電動(dòng)變槳系統(tǒng)下發(fā)變槳位置指令和變槳速度指令，以調(diào)整變槳電機(jī)中槳葉位置和變槳速度；
[0009]所述上位機(jī)向所述加載系統(tǒng)下發(fā)風(fēng)力載荷指令，模擬變槳過程中氣流對(duì)所述槳葉的氣動(dòng)載荷；
[0010]優(yōu)選的，所述電動(dòng)變槳系統(tǒng)包括主控模擬控制器和變槳電機(jī)；所述主控模擬控制器包括信號(hào)采集單元、信號(hào)處理單元、變槳電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測單元和通信單元；
[0011]所述信號(hào)采集單元，用于接收所述變槳位置指令和變槳速度指令，以及采集電網(wǎng)電壓；
[0012]所述信號(hào)處理單元，依據(jù)變槳位置指令向變槳電機(jī)發(fā)送槳葉位置調(diào)整信號(hào)，依據(jù)變槳速度指令向變槳電機(jī)發(fā)送變槳速度調(diào)整信號(hào)；
[0013]所述變槳電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測單元，用于采集并顯示所述變槳電機(jī)的槳距角、變槳速度、電機(jī)溫度和電機(jī)電流；
[0014]所述通信單元包括Profibus接口和CANopern接口，用于傳輸所述變槳位置指令、變槳速度指令、槳葉位置調(diào)整信號(hào)和變槳速度調(diào)整信號(hào)；
[0015]優(yōu)選的，所述加載系統(tǒng)包括電機(jī)加載控制器、加載電機(jī)和轉(zhuǎn)矩測量儀；
[0016]所述加載電機(jī)，向所述電動(dòng)變槳系統(tǒng)中變槳電機(jī)的輸出軸施加扭矩，調(diào)整變槳電機(jī)的槳距角和變槳速度；
[0017]所述轉(zhuǎn)矩測量儀連接于加載控制器和變槳電機(jī)之間，檢測所述加載電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，并將所述輸出轉(zhuǎn)矩發(fā)送到電機(jī)加載控制器，以監(jiān)測所述加載電機(jī)的工作狀態(tài)；
[0018]優(yōu)選的，所述電機(jī)加載控制器包括信號(hào)采集單元、信號(hào)處理單元、加載電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測單元和通信單元；
[0019]所述信號(hào)采集單元，用于接收所述上位機(jī)下發(fā)的風(fēng)力載荷指令；
[0020]所述信號(hào)處理單元，依據(jù)所述風(fēng)力載荷指令向加載電機(jī)發(fā)送扭矩調(diào)整信號(hào)，驅(qū)動(dòng)加載電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而調(diào)整變槳電機(jī)的槳距角和變槳速度，以模擬變槳過程中氣流對(duì)槳葉的氣動(dòng)載荷；
[0021]所述加載電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測單元，用于采集并顯示所述加載電機(jī)的槳葉位置、電機(jī)溫度和電機(jī)電流；
[0022]所述通信單元，用于傳輸所述風(fēng)力載荷指令和扭矩調(diào)整信號(hào)；
[0023]優(yōu)選的，所述步驟I中測試變槳系統(tǒng)的后備電源容量包括:
[0024]步驟1-1:獲取電動(dòng)變槳系統(tǒng)中變槳電機(jī)所需的驅(qū)動(dòng)力矩M，則加載系統(tǒng)輸出的加載轉(zhuǎn)矩為1.2XM ;所述加載系統(tǒng)中的加載電機(jī)驅(qū)動(dòng)變槳電機(jī)動(dòng)作；
[0025]步驟1-2:通過所述上位機(jī)向電動(dòng)變槳系統(tǒng)下發(fā)90°至0°的順槳操作指令，同時(shí)斷開電動(dòng)變槳系統(tǒng)的電網(wǎng)供電；
[0026]步驟1-3:所述電動(dòng)變槳系統(tǒng)利用后備電源以風(fēng)電機(jī)組緊急停機(jī)時(shí)的順槳速度完成90ο至Oo的順槳?jiǎng)幼鳎?br>[0027]采集所述變槳電機(jī)實(shí)際的槳距角、變槳速度，以及后備電源的電壓信號(hào)，從而判斷所述后備電源容量是否滿足風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越時(shí)的要求；
[0028]優(yōu)選的，所述步驟2中測試變槳系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)驅(qū)動(dòng)能力包括:
[0029]步驟2-1:獲取電動(dòng)變槳系統(tǒng)中變槳電機(jī)所需的驅(qū)動(dòng)力矩Μ，則加載系統(tǒng)輸出的加載轉(zhuǎn)矩為1.2ΧΜ ;所述加載系統(tǒng)中的加載電機(jī)驅(qū)動(dòng)的變槳電機(jī)動(dòng)作；
[0030]步驟2-2:通過所述上位機(jī)向電動(dòng)變槳系統(tǒng)下發(fā)變槳位置指令和變槳速度指令；所述變槳位置指令為變槳電機(jī)由0°依次變槳至90°、70°、50°、30°和10° ;所述變槳速度指令為風(fēng)電機(jī)組緊急停機(jī)時(shí)的順槳速度；
[0031]步驟2-3:采集三個(gè)槳葉的槳距角和轉(zhuǎn)速，計(jì)算所述槳葉的加速時(shí)間、轉(zhuǎn)速誤差和定位精度，以及不用槳葉之間的變槳同步度；
[0032]所述加速時(shí)間，為槳葉從接收所述變槳速度指令直至達(dá)到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的時(shí)間；
[0033]所述轉(zhuǎn)速誤差，為所述變槳速度指令中的轉(zhuǎn)速期望值與所述穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的誤差；
[0034]所述定位精度，為所述變槳位置指令中槳葉的槳距角期望值與槳距角實(shí)際值之差;
[0035]優(yōu)選的，所述步驟3中測試平臺(tái)測試變槳系統(tǒng)在新的力矩加載時(shí)的響應(yīng)時(shí)間與穩(wěn)態(tài)誤差包括:
[0036]步驟3-1:獲取電動(dòng)變槳系統(tǒng)中變槳電機(jī)所需的驅(qū)動(dòng)力矩M，則加載系統(tǒng)輸出的加載轉(zhuǎn)矩為1.2XM ;所述加載系統(tǒng)中的加載電機(jī)驅(qū)動(dòng)的變槳電機(jī)動(dòng)作；
[0037]步驟3-2:通過所述上位機(jī)向電動(dòng)變槳系統(tǒng)下發(fā)變槳位置指令和變槳速度指令；所述變槳位置指令為變槳電機(jī)由0°變槳至1° ;
[0038]步驟3-3:采集變槳電機(jī)的槳距角和轉(zhuǎn)速，計(jì)算所述響應(yīng)時(shí)間和穩(wěn)態(tài)誤差；
[0039]所述響應(yīng)時(shí)間，為變槳電機(jī)從接收所述變槳速度指令直至達(dá)到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的時(shí)間；
[0040]所述穩(wěn)態(tài)誤差，為變槳位置期望值與停止變槳后實(shí)際變槳位置的誤差。
[0041]與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)異效果是:
[0042]1、本發(fā)明技術(shù)方案中，變槳系統(tǒng)測試平臺(tái)，可以在制造商裝配車間開展測試，與在風(fēng)電場開展測試相比具有安全、省時(shí)的優(yōu)點(diǎn)；2、本發(fā)明提供的一種低電壓穿越過程中變槳驅(qū)動(dòng)能力的評(píng)估方法，分別從后備電源的容量、變槳電機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力，以及新的力矩加載時(shí)的響應(yīng)時(shí)間與穩(wěn)態(tài)誤差三個(gè)方面對(duì)風(fēng)電機(jī)組電動(dòng)變槳系統(tǒng)的低電壓穿越能力進(jìn)行評(píng)估，可以有效防止由于變槳系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)能力不足等原因?qū)е碌娘L(fēng)電機(jī)組低電壓穿越失敗，具有方法簡單、成本低、耗時(shí)少、可操作性高等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0043]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0044]圖1:本發(fā)明實(shí)施例中一種低電壓穿越過程中變槳驅(qū)動(dòng)能力的評(píng)估方法示意圖；
[0045]圖2:本發(fā)明實(shí)施例中變槳系統(tǒng)測試平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0046]圖3:本發(fā)明實(shí)施例中變槳電機(jī)測試波形圖A ；
[0047]圖4:本發(fā)明實(shí)施例中變槳電機(jī)測試波形圖B ；
[0048]圖5:本發(fā)明實(shí)施例中變槳電機(jī)測試波形圖C ；
[0049]圖6:本發(fā)明實(shí)施例中變槳電機(jī)測試波形圖D ；
[0050]圖7:本發(fā)明實(shí)施例中變槳電機(jī)測試波形圖E。
【具體實(shí)施方式】
[0051]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0052]要評(píng)估變槳系統(tǒng)的低電壓穿越能力，需要考核變槳系統(tǒng)的后備電源容量、變槳電機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力和失電故障穿越能力能否滿足風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越的要求。本發(fā)明提供的一種低電壓穿越過程中變槳驅(qū)動(dòng)能力的評(píng)估方法，通過變槳系統(tǒng)測試平臺(tái)對(duì)變槳系統(tǒng)的后備電源容量、穩(wěn)態(tài)驅(qū)動(dòng)能力，以及在新的力矩加載時(shí)的響應(yīng)時(shí)間與穩(wěn)態(tài)誤差的測試。
[0053]一、變槳系統(tǒng)測試平臺(tái)；
[0054]如圖2所示，變槳系統(tǒng)測試平臺(tái)包括上位機(jī)、電動(dòng)變槳系統(tǒng)和加載系統(tǒng)；
[0055]上位機(jī)向電動(dòng)變槳系統(tǒng)下發(fā)變槳位置指令和變槳速度指令，以調(diào)整變槳電機(jī)中槳葉位置和變槳速度；上位機(jī)向加載系統(tǒng)下發(fā)風(fēng)力載荷指令，模擬變槳過程中氣流對(duì)槳葉的氣動(dòng)載荷。
[0056]1、電動(dòng)變槳系統(tǒng)；
[0057]包括主控模擬控制器和變槳電機(jī)。
[0058]主控模擬控制器包括信號(hào)采集單元、信號(hào)處理單元、變槳電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測單元和通信單元。
[0059](I)信號(hào)采集單元，用于接收變槳位置指令和變槳速度指令，以及采集電網(wǎng)電壓。
[0060](2)信號(hào)處理單元，依據(jù)變槳位置指令向變槳電機(jī)發(fā)送槳葉位置調(diào)整信號(hào)，依據(jù)變槳速度指令向變槳電機(jī)發(fā)送變槳速度調(diào)整信號(hào)。
[0061](3)變槳電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測單元，用于采集并顯示變槳電機(jī)的槳距角、變槳速度、電機(jī)溫度和電機(jī)電流；。
[0062](4)通信單元包括Profibus接口和CANopern接口，用于傳輸變槳位置指令、變槳速度指令、槳葉位置調(diào)整信號(hào)和變槳速度調(diào)整信號(hào)。
[0063]2、加載系統(tǒng)；
[0064]包括電機(jī)加載控制器、加載電機(jī)和轉(zhuǎn)矩測量儀。
[0065](I)加載電機(jī)，用于向電動(dòng)變槳系統(tǒng)中變槳電機(jī)的輸出軸施加扭矩，調(diào)整變槳電機(jī)的槳距角和變槳速度，以模擬變槳過程中氣流對(duì)槳葉的氣動(dòng)載荷。
[0066](2)轉(zhuǎn)矩測量儀連接于加載控制器和變槳電機(jī)之間，檢測加載電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，并將輸出轉(zhuǎn)矩發(fā)送到電機(jī)加載控制器，以監(jiān)測加載電機(jī)的工作狀態(tài)。
[0067](3)電機(jī)加載控制器包括信號(hào)采集單元、信號(hào)處理單元、加載電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測單元和通信單元。
[0068]①:信號(hào)采集單元