专利名称：一种双馈风力发电机组的振动实验台的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种风力发电机组振动实验系统，特别涉及采用双馈 发电机的风力发电机组的振动实验台。
技术背景目前，由于国内风力发电行业起步较晚，风力发电机组的制造技术还不 够成熟，风力发电机组在运行阶段，一般需要专业的技术服务人员对机组进行定期检查和 维护，在检查和维护期间，专业人员必须有深厚的理论知识和有关风力发电机组的实际经 验。这就需要人员在实际的机组上进行实验和积累经验，这样做有许多的缺点，首先是风力 发电机组比较复杂，在风机系统中除了发电机外，还有变桨距系统，液压系统，偏航系统，刹 车系统，齿轮箱，控制系统等等，而且各个系统之间相互影响，这样的复杂和繁多的系统给 实验带来极大的不便，大大增加了实验的周期和难度；其次，主流风力发电机组的高度都是 在几十米以上，机舱空间比较狭小，实验过程中难免出现问题和危险，实验人员就会往返于 风机和地面之间进行检查，实验效率大大降低；再有，风是随机的，在实验中控制不了风的 变化，会出现突发事件，给实验带来难度；同时，实验过程中的成本问题，特别是振动情况的 模拟，造价太大，不利于节省资金。 进行风力发电机组的振动实验时，大多采用在实际机组上简单实验或者在实验室 中用其他电机或设备代替实际风力发电机组，但是这样不能充分模拟风力发电机组的状态 和振动情况，不能真实的反应机组实际的运行工况，从而影响实验的效果。
发明内容 发明目的本实用新型提供一种双馈风力发电机组的振动实验台，其目的是解决 以往的真机实验方法中出现的周期长、难度大、效率低、成本高和实验数据不准确的问题。
技术方案本实用新型是通过以下技术方案实现的 —种双馈风力发电机组的振动实验台，其特征在于所述实验台主要包括实验台 电控系统、伺服电动机和双馈发电机；所述伺服电动机通过伺服电机侧齿轮箱和发电机侧 齿轮箱与双馈发电机连接；所述实验台电控系统包括控制系统、伺服驱动器、励磁变频器和 数据采集显示单元；所述伺服驱动器、变频器和数据采集显示单元均与控制系统连接，所述 伺服驱动器还与伺服电动机连接；双馈发电机一方面与励磁变频器连接，另一方面通过并 网接触器连接至控制系统；在所述伺服电动机、伺服电机侧齿轮箱、发电机侧齿轮箱和双馈 发电机上均设置有振动传感器，所有振动传感器通过振动数据采集单元连接至数据采集显 示单元。 所述伺服驱动器分别与伺服电动机上的编码器和伺服电动机内的电源输入部分 连接；并网接触器连接至双馈发电机内的电机定子；励磁变频器分别于双馈发电机上的编 码器和双馈发电机内的电机转子连接。 所述控制系统主要包括数据采集显示单元、主控制器、保护回路、电源电路、人机 通讯单元和速度检测单元；所述保护回路和电源回路在使用的时候接入实验室电网；所述 伺服电动机内的电源输入部分通过伺服驱动器连接至控制系统的保护回路和电源回路；所 述并网接触器的输出端连接至双馈发电机内的电机定子，输入端连接至控制系统中的的保护回路和电源回路。所述变频器通过内部的输入侧变流器连接至控制系统中的保护回路和 电源回路。 优点及效果本实用新型提供一种双馈风力发电机组的振动实验台，所述实验台 主要包括实验台电控系统、伺服电动机和双馈发电机；所述伺服电动机通过伺服电机侧齿 轮箱和发电机侧齿轮箱与双馈发电机连接；所述实验台电控系统包括控制系统、伺服驱动 器、励磁变频器和数据采集显示单元；所述伺服驱动器、变频器和数据采集显示单元均与控 制系统连接，所述伺服驱动器还与伺服电动机连接，双馈发电机一方面与励磁变频器连接， 另一方面通过并网接触器连接至控制系统；在所述伺服电动机、伺服电机侧齿轮箱、发电机 侧齿轮箱和双馈发电机上均设置有振动传感器，所有振动传感器通过振动数据采集单元连 接至数据采集显示单元。 所述双馈风力发电机组的振动实验台中的伺服电动机与伺服驱动器连接，伺服电 动机通过伺服电机侧齿轮箱和发电机侧齿轮箱与双馈发电机的输入轴相连，双馈发电机的 电机定子与控制系统的模拟并网接触器一端相连，并网接触器的另一端与实验室的模拟电 网相连，双馈发电机的电机转子与励磁变频器的输出侧相连，励磁变频器的输入侧通过控 制系统与电网连接，双馈发电机的转速信号直接给到励磁变频器。振动数据采集单元通过 各个振动监测点的振动传感器把数据传送到数据采集显示单元，此外其他一些电量信号也 传送到数据采集显示单元。实验台控制系统协调和控制整个实验台的动作，保护，电源等部 分。 本实用新型的工作过程如下 1)系统上电后开始自检程序，检查整个实验台状态是否正常，如遇问题或故障则 报警提示。 2)实验台正常上电后，实验台处于准备操作状态，振动采集单元此时已经把实验 台静止时的数据传送到数据采集显示单元。 3)通过人机界面，控制伺服系统的运行模式，运行模式可以是速度控制或转矩控 制，设置的运行模式后，通过人机界面，输入转速或转矩指令，启动转子励磁变频器，调整转 子励磁电流等有关参数，观察转速信号是否正常。同时，检查振动数据采集单元的工作是否 正常，数据传输是否连续，特别注意电磁干扰对振动数据的影响。 4)通过人机界面和数据采集显示单元，观察双馈发电机定子侧电压和振动数据等 信号。等待条件满足，可以闭合模拟并网接触器，观察有关电量信号和振动数据的变化。 5)调整转速或转矩，有关电量信号和振动数据的变化和趋势。 6)在保证人员和设备安全的条件下，在事先设计好的各个振动监测点增加或减少 载荷或负重，达到改变振动检测点的振动效果。 本实用新型根据实际风机的空气动力学特性和双馈风力发电机组结构特点，在不 具备实际风场环境下的实验室也可以模拟出风机的实际工况，给双馈发电机组的振动实验 带来极大的方便；同时，该实用新型的实验台可以随意设置不同的转速和转矩，以达到不同 工作特性的需要；还可以改变各个振动监测点的载荷或负重，以达到不同风力发电机组不 同风况和载荷的需要；并且伺服系统，励磁控制系统，振动系统可以独立调节和运行，给实 验人员提供很大的方便。本实用新型根据不同的双馈风力发电机组模型进行参数的修改， 可以模拟不同的双馈发电机组的运行。[0019] 该实用新型结构合理，模拟性强，实验数据真实可靠，可以大大节省人力物力，对 于风力发电控制系统的设计及研究工作具有很好的效果。
图1为本实用新型的整体结构示意图。 具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步的说明 如图1所示，本实用新型提供一种双馈风力发电机组的振动实验台，所述实验台 主要包括实验台电控系统15、伺服电动机7和双馈发电机8 ;所述伺服电动机7通过伺服电 机侧齿轮箱10和发电机侧齿轮箱11与双馈发电机8连接；使得伺服电动机7与双馈发电 机8同步旋转；伺服电动机7的转动用来模拟实际的风轮的动作特性，可以比较准确的模拟 实际工况，动态特性和稳态误差也控制的比较好。 所述实验台电控系统15包括控制系统1、伺服驱动器3、励磁变频器4和数据采集 显示单元2 ;所述伺服驱动器3、变频器4和数据采集显示单元2均与控制系统1连接，所述 伺服驱动器3还与伺服电动机7连接，双馈发电机8 —方面与励磁变频器4连接，另一方面 通过并网接触器5连接至控制系统1 ;在所述伺服电动机7、伺服电机侧齿轮箱10、发电机 侧齿轮箱11和双馈发电机8上均设置有振动传感器，所有振动传感器通过振动数据采集单 元12连接至数据采集显示单元2。 所述伺服驱动器3分别与伺服电动机7上的编码器12和伺服电动机7内的电源 输入部分17连接；也就是说伺服驱动器3的输入端连接至控制系统1的电源回路，从而接 入电源，伺服驱动器3的输出端连接至伺服电动机7内的电源输入部分14，而伺服电动机7 的编码器13把转速信号反馈给伺服驱动器3 ; 所述双馈发电机8内的电机定子9连接至并网接触器5，所述并网接触器5的输入 端连接至控制系统1中的保护回路和电源电路；也就是说双馈发电机8内的电机定子9通 过控制系统1中的保护回路和电源电路连接至实验室电网16 ;双馈发电机8内的电机转子 6连接至励磁变频器4的输出端；而励磁变频器4通过输入侧变流器连接至控制系统1中 的保护回路和电源电路，也就是与实验室电网16连接；所述双馈发电机8还通过编码器14 连接至励磁变频器4，也就是说双馈发电机8上的编码器11把转子位置和速度信号反馈给 变频器3。 所述控制系统1主要包括数据采集显示单元、主控制器、保护回路、电源电路、人 机通讯单元和速度检测单元等；该结构也为公知的，在这里不做赘述，所述保护回路和电源 回路在使用的时候接入实验室电网16 ;所述伺服电动机7内的电源输入部分17在使用的 时候通过伺服驱动器3接入控制系统1的保护回路和电源回路，进而接入实验室电网； 而变频器4也为公知的输入侧变流器、直流桥、输出侧变流器和DSP控制回路等； 电量采集显示单元2把各个检测点的电量信号采集回来并且显示在系统中。 振动数据采集单元12通过各个振动监测点的振动传感器把数据传送到数据采集 显示单元2，所述与振动数据采集单元12连接的各个振动传感器可以根据实验台的各个振 动监测点的频带分别选择低频振动传感器或中频振动传感器，这样有利于数据的有效性和 准确性；此外其他一些电量信号也传送到数据采集显示单元2 ;控制系统l协调和控制整个 实验台的动作，保护，电源等部分。[0029] 图1中的虚线示意振动数据从振动传感器到振动数据采集单元12之间的链路传 输。 本实用新型的工作原理是首先该实用新型的实验台上电进行自检，实验台处于 准备操作状态，振动数据采集单元12此时已经把实验台静止时的数据传送到数据采集显 示单元2。通过控制系统1的人机界面可以控制伺服驱动器3和伺服电动机7进入伺服系 统运行状态，包括转速控制和转矩控制。这时速度和转矩达到双馈发电系统的要求时，通过 控制系统1中的人机界面可以启动励磁变频器4，进入励磁系统运行状态。双馈发电机8的 电机转子6励磁电流被励磁变频器4控制，通过控制系统1的人机界面可以对励磁电流进 行调整。这样就可以得到在该实用新型连续运转的过程中的有关数据，包括电量数据和振 动数据。同时，该实用新型的实验台可以随意设置不同的转速和转矩，以达到不同工作特性 的需要；还可以改变各个振动监测点的载荷或负重，以达到不同风力发电机组不同风况和 载荷的需要；这样做就可以把有关数据结合在一起比较一下不同点和相同点。并且伺服驱 动器3、伺服电动机7、励磁变频器4、振动数据采集单元12和数据采集显示单元2可以独立 调节和运行，给实验人员提供很大的方便。本实用新型根据不同的双馈风力发电机组模型 进行参数的修改，可以模拟不同的双馈发电机组的运行。所述设置在伺服电动机7、伺服电 机侧齿轮箱10 、发电机侧齿轮箱11和双馈发电机8上的振动传感器就可以将数据传输至振 动数据采集单元12进而传输至数据采集显示单元2完成数据采集，该数据真实可靠。 该实用新型结构合理，模拟性强，实验数据真实可靠，可以大大节省人力物力，对 于风力发电控制系统的设计及研究工作具有很好的效果。
权利要求一种双馈风力发电机组的振动实验台，其特征在于所述实验台主要包括实验台电控系统(15)、伺服电动机(7)和双馈发电机(8)；所述伺服电动机(7)通过伺服电机侧齿轮箱(10)和发电机侧齿轮箱(11)与双馈发电机(8)连接；所述实验台电控系统(15)包括控制系统(1)、伺服驱动器(3)、励磁变频器(4)和数据采集显示单元(2)；所述伺服驱动器(3)、变频器(4)和数据采集显示单元(2)均与控制系统(1)连接，所述伺服驱动器(3)还与伺服电动机(7)连接；双馈发电机(8)一方面与励磁变频器(4)连接，另一方面通过并网接触器(5)连接至控制系统(1)；在所述伺服电动机(7)、伺服电机侧齿轮箱(10)、发电机侧齿轮箱(11)和双馈发电机(8)上均设置有振动传感器，所有振动传感器通过振动数据采集单元(12)连接至数据采集显示单元(2)。
2. 根据权利要求1所述的一种双馈风力发电机组的振动实验台，其特征在于所述伺服驱动器(3)分别与伺服电动机(7)上的编码器(12)和伺服电动机(7)内的电源输入部分(17)连接；并网接触器(5)连接至双馈发电机(8)内的电机定子(9);励磁变频器(4)分别于双馈发电机(8)上的编码器(14)和双馈发电机(8)内的电机转子(6)连接。
3. 根据权利要求2所述的一种双馈风力发电机组的振动实验台，其特征在于所述控制系统(1)主要包括数据采集显示单元、主控制器、保护回路、电源电路、人机通讯单元和速度检测单元；所述保护回路和电源回路在使用的时候接入实验室电网(16);所述伺服电动机(7)内的电源输入部分(17)通过伺服驱动器(3)连接至控制系统(1)的保护回路和电源回路；所述并网接触器(5)的输出端连接至双馈发电机(8)内的电机定子(9)，输入端连接至控制系统(1)中的的保护回路和电源回路；所述变频器(4)通过内部的输入侧变流器连接至控制系统(1)中的保护回路和电源回路。
专利摘要本实用新型提供一种双馈风力发电机组的振动实验台，主要包括实验台电控系统、伺服电动机和双馈发电机；所述伺服电动机通过伺服电机侧齿轮箱和发电机侧齿轮箱与双馈发电机连接；所述实验台电控系统包括控制系统、伺服驱动器、励磁变频器和数据采集显示单元；所述伺服驱动器、变频器和数据采集显示单元均与控制系统连接，所述伺服驱动器还与伺服电动机连接，双馈发电机一方面与励磁变频器连接，另一方面通过并网接触器连接至控制系统；在所述伺服电动机、伺服电机侧齿轮箱、发电机侧齿轮箱和双馈发电机上均设置有振动传感器，所有振动传感器通过振动数据采集单元连接至数据采集显示单元。其对于风力发电控制系统的设计及研究工作具有很好的效果。
文档编号G01M7/02GK201527331SQ200920248190
公开日2010年7月14日 申请日期2009年11月17日 优先权日2009年11月17日
发明者刘颖明, 李科, 杨磊, 王晓东, 谢洪放, 赖如辉 申请人:沈阳华人风电科技有限公司