一种风机变桨驱动器老化测试系统的制作方法

本发明涉及一种风机变桨驱动器老化测试系统，属于风力发电技术领域。

背景技术：

风力发电是风能利用的重要形式，风能是可再生、无污染、能量大、前景广的能源，大力发展清洁能源是世界各国的战略选择。随着世界能源消耗的加快，传统能源储量的减少，风力发电这种绿色能源越来越得到重视，并具有取之不尽用之不竭的优势。世界各国都出台各项政策大力扶持风电产业，近几年我国的风电产业也得到了飞速发展，随着并网型风电机组成为风电利用的最好形式，国内外风力发电机组逐步向大型化方面发展。

大型风力发电机组的不断发展使电动变桨系统的应用显得尤为重要，风机变桨系统用于调整风力发电机组桨叶的角度，是机组的安全控制装置之一，电动变桨系统包括伺服驱动器、伺服电机、后备电源系统及桨叶传感器等。

变桨系统接收风机主控系统的控制命令，控制风机叶片旋转到设定的角度，通过控制叶片的角度来控制风轮的转速，进而控制风机的输出功率。变桨系统也是风机的气动刹车，在紧急的情况下，控制叶片快速收桨，通过空气动力制动的方式使风机安全停机，达到保护机组安全的目的；电动变桨系统的核心驱动控制部件是变桨驱动器。

大型风力发电机组的不断发展使电动变桨系统的产品测试和持续应用面临新的挑战，为了保障大型风电机组电动变桨系统交流伺服驱动器的整体硬件性能，对风机变桨驱动器老化测试是必不可少的。

公布号为cn102508484a的中国专利文件公开了一种伺服驱动器老化测试方法及系统。该方法基于电机对拖的技术方案对驱动器产品执行老化测试，但该方案采用简单的计时控制单元执行测试控制，并且仅根据是否出现故障来简单判断是否通过测试，没有具体的测试指标，无法从多方面基于多指标测试和分析驱动器产品的整体硬件性能；同时在测试管理例如测试数据记录存储方面效果欠佳，且在执行测试的过程中驱动器没有安全保障，当测试中一台驱动器出现故障时，容易出现安全事故。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种风机变桨驱动器老化测试系统，用以解决现有驱动器测试系统无法从多方面基于多指标寻找和分析驱动器产品的整体硬件性能的问题。

为实现上述目的，本发明的方案包括：

本发明的一种风机变桨驱动器老化测试系统，包括处理器以及至少一套测试单元，所述测试单元包括第一电机和第二电机；所述第一电机与所述第二电机轴联，所述第一电机由第一被测驱动器控制，所述第二电机由第二被测驱动器控制；所述处理器用于连接所述第一被测驱动器和所述第二被测驱动器；

测试时，所述第一被测驱动器采用速度控制模式控制所述第一电机运行，所述第二被测驱动器采用转矩控制模式控制所述第二电机运行，所述第一电机拖动所述第二电机转动，所述第一被测驱动器与第二被测驱动器的直流侧直接连接；所述被测驱动器将各自采集的驱动器温度值上传给所述处理器，所述处理器判定所述温度值是否正常。

本发明采用电机对拖的方案，节省了负载成本，能够同时至少对两台驱动器进行老化测试，节约了变桨驱动器的老化测试时间；除监视驱动器故障状态外，还对驱动器所采集相关模拟量状态进行有效记录并判断是否正常，提高了测试效果、降低了操作人员的要求、优化了人力资源成本、保障了风机用变桨驱动器产品的老化测试进度和产品质量，进而确保了变桨系统及风力发电机组的整体质量和运行可靠性。

进一步的，所述被测驱动器还各自采集对应的电机温度值、驱动器母线电压值、电机转速值和电机转矩值在内的运行参数，并上传给所述处理器，所述处理器判定所述运行参数是否正常。

本发明基于多项指标对驱动器进行老化测试和分析驱动器产品的整体硬件性能。

进一步的，所述第一被测驱动器的母线正电压端口dc+与所述第二被测驱动器的母线正电压端口dc+连接，所述第一被测驱动器的母线负电压端口dc-与所述第二被测驱动器的母线负电压端口dc-连接。

本发明的测试系统采用了母线连接的方式在电机对拖运行时将第二被测试驱动器的电机回馈能量平行传递给第一被测驱动器，该方式优化了电机对拖测试运行时的电能供给，完成测试目的的同时减少了测试系统主电源的电能消耗。

进一步的，所述第一被测驱动器的后备电源正电压采集端口ba+与所述第二被测驱动器的后备电源正电压采集端口ba+连接，所述被测驱动器后备电源负电压采集端口为dc-；第一分压电阻并联在所述第一、第二被测驱动器的dc-和ba+连接线上，第二分压电阻并联在所述第一、第二被测驱动器的ba+和dc+连接线上，所述第一、第二被测驱动器采集所述第一、第二分压电阻两端的电压作为模拟后备电源电压并分别将各自采集的所述模拟后备电源电压上传给所述处理器，所述处理器判定采集值是否正常。

还采集记录所述被测驱动器模拟采集的后备电源电压值，并由电脑判断是否正常。

进一步的，还包括控制端，所述控制端与所述第一、第二被测驱动器的故障判断开关串联后与所述第一、第二被测驱动器的使能端相连；所述故障判断开关在对应驱动器故障时断开；所述使能端无法收到对应信号时，对应驱动器停止工作。

老化测试过程中任一驱动器出现故障会使两台驱动器都停止工作，确保老化测试过程安全进行。

进一步的，还包括制动释放电源，所述制动释放电源通过空气开关和整流桥连接所述第一、第二电机。

进一步的，所述第二电机的最大驱动转矩小于所述第一电机的额定驱动转矩。

进一步的，所述处理器通过串口电缆连接所述第一被测驱动器和所述第二被测驱动器。

附图说明

图1是本发明风机变桨驱动器老化测试系统的电路原理图；

图2是本发明风机变桨驱动器老化测试系统被测驱动器直流母线连接示意图；

图3是本发明风机变桨驱动器老化测试系统的整体构成图；

图4是本发明风机变桨驱动器老化测试系统的整体测试流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

如图1所示的一种风机变桨驱动器老化测试系统的电路原理图。该老化测试系统主要由电脑01、电机02、03、04、05、被测驱动器06、07、08、09、整流桥10、11、制动电阻12、13、14、15、分压电阻16、17、保护开关18、19、20、21构成；所述电脑01通过串口调试电缆同时连接所有被测驱动器06、07、08、09；所述被测驱动器06连接所述电机02、所述被测驱动器07连接所述电机03、所述被测驱动器08连接所述电机04、所述被测驱动器09连接所述电机05；所述电机02和电机03通过联轴器将主轴机械连接，所述电机04和电机05通过联轴器将主轴机械连接；所有电机02、03、04、05的电机制动释放供电接口通过对应的所述整流桥10、11及空气开关与230v交流电源相连；所述制动电阻12、13、14、15与对应所述被测驱动器06、07、08、09相连；被测驱动器06与被测驱动器07的母线正电压端口dc+相连、母线负电压端口dc-相连，被测驱动器08与被测驱动器09的母线正电压端口dc+相连、母线负电压端口dc-相连，所述被测驱动器直流母线连接原理如图2所示；被测驱动器06的后备电源正电压采集端口ba+与被测驱动器07的后备电源正电压采集端口ba+连接，驱动器后备电源负电压采集端口为dc-，分压电阻16并联在被测驱动器06和被测驱动器07的dc-和ba+连接线上，分压电阻17并联在被测驱动器06和被测驱动器07的ba+和dc+连接线上，所述被测驱动器08和被测驱动器09的后备电源正电压采集端口ba+及分压电阻18、19的接法同上；所述被测驱动器06的24v电源作为信号电源，所述信号电源输出端通过被测驱动器06的ok开关为故障判断开关，所述故障判断开关在对应驱动器故障时断开、被测驱动器07的ok开关、连接被测驱动器06、07的使能控制输入输入信号高电平为驱动器正常工作必要条件、输入信号低电平时驱动器停止工作端口。

如图3所示的一种风机变桨驱动器老化测试系统的整体构成图。该老化测试系统的被测驱动器06、07、08、09、整流桥10、11、制动电阻12、13、14、15、分压电阻16、17、保护开关18、19、20、21零部件装配在老化测试柜103内，老化测试柜103与电脑01通过串口通信线缆102进行连接，老化测试柜103与电机02、电机03、电机04、电机05通过动力及信号电缆108、109、110、111进行连接，电机02、电机03安装在电机对接机械平台106上，电机输出轴通过联轴器107对接固定，电机04、电机05安装在电机对接机械平台115上，电机输出轴通过联轴器113对接固定。

如图1所示，该老化测试系统由电脑01、电机02、03、04、05和被测驱动器06、07、08、09被测驱动器属同型号的标准驱动器联合工作实现被测驱动器的全功率老化测试，测试流程如图4所示。电脑01同时与被测驱动器06、07、08、09执行串口通信，实现驱动器的运行控制和状态监测。

该老化测试系统通过电脑01对被测驱动器06、07、08、09进行集中运行控制，并采集被测驱动器06、07、08、09的主要模拟量采集值，判断被测驱动器06、07、08、09的运行状态是否正常，驱动器的主要模拟量采集值包括驱动器温度值、电机温度值、驱动器母线电压值、后备电源电压值、电机转速值和电机转矩值等。

该老化测试系统一次性对4台驱动器进行老化测试，测试系统的电脑01与4台被测驱动器通过串口通信同时进行连接、4台被测驱动器分别与对应的电机进行连接、被测试驱动器06与被测试驱动器07进行连接、被测试驱动器08与被测试驱动器09进行连接；被测驱动器06、07、08、09分别对应控制电机02、03、04、05按规定状态运行，同时采集对应电机的电机温度值、电机转速值和电机转矩值；电脑01判断各被测驱动器的各项采集值是否正常。

该老化测试系统的电机制动释放电源由交流230v电源通过整流桥整流得到，整流桥10将交流电整流输出的电机制动释放电源同时供给电机02、03，整流桥11将交流电整流输出的电机制动释放电源同时供给电机04、05，保护开关20、23分别对整流桥10、11所在的供电线路进行供电控制和保护，老化测试系统开始工作前同时闭合保护开关20、23，确保各电机处于制动释放状态。

该老化测试系统的被测驱动器06控制电机02、被测驱动器07控制电机03，电机02与电机03对拖运行，被测驱动器06采用速度控制模式控制电机02运行，被测驱动器07采用转矩控制模式控制电机03运行，电机03的最大驱动转矩值比电机02的额定驱动转矩值偏小一定值；老化测试启动时，电机02拖动电机03运行，被测驱动器06、07分别将各自采集的驱动器温度值、电机温度值、驱动器母线电压值、后备电源电压值、电机转速值和电机转矩值通过串口通信上传给电脑01，电脑01判定各项采集值特别是驱动器温升值是否正常；被测驱动器08、09分别控制电机04、05，测试过程与上述被测驱动器06、07的测试过程相同且同时进行。

如图2示意图所示，该老化测试系统的被测驱动器06的母线正电压端口dc+与被测驱动器07的母线正电压端口dc+连接，被测驱动器06的母线负电压端口dc-与被测驱动器07的母线负电压端口dc-连接，该测试系统采用母线连接的方式在电机02、03对拖运行时将被测试驱动器07的电机回馈能量平行传递给被测驱动器06，该方式优化了电机对拖运行时的电能供给，完成测试目的的同时减少了测试系统主电源的电能消耗；被测驱动器08、09的连接方式及测试过程与上述被测驱动器0607的连接方式及测试过程相同且同时进行。

该老化测试系统的被测驱动器06的后备电源正电压采集端口ba+与被测驱动器07的的后备电源正电压采集端口ba+连接驱动器后备电源负电压采集端口为dc-，分压电阻16并联在被测驱动器06、07的dc-和ba+连接线上，分压电阻17并联在被测驱动器06、07的ba+和dc+连接线上，被测驱动器06、07通过电阻分压方式模拟采集后备电源电压并分别将各自采集的模拟后备电源电压值通过串口通信上传给电脑01，电脑01判定采集值是否正常；被测驱动器08、09的连接方式及测试过程与上述被测驱动器06、07的连接方式及测试过程相同且同时进行。

该老化测试系统的被测驱动器06的24v电源输出端连接ok开关驱动器正常时开关闭合、驱动器故障时开关断开、被测驱动器06的ok开关连接被测驱动器07的ok开关、被测驱动器07的ok开关连接被测驱动器06、07的使能控制输入输入信号高电平为驱动器正常工作必要条件、输入信号低电平时驱动器停止工作端口，老化测试过程中任一驱动器出现故障会使两台驱动器都停止工作，确保老化测试过程安全进行。

本实施例中，本发明的一种风机变桨驱动器老化测试系统同时对4台驱动器进行测试，2台为一组；作为其他实施例，还可以对应减少一组或增加若干组驱动器进行同时测试，本发明对被测驱动器的组数不做限制。

该老化测试系统用于大型风电机组电动变桨系统交流伺服驱动器的厂内批量全功率老化测试，主要用于测试变桨驱动器的全功率带载运行整体硬件性能；该老化测试系统的使用节约了变桨驱动器的老化测试时间、提高了测试效果、降低了操作人员的要求、优化了人力资源成本，保障了风机用变桨驱动器产品的测试进度和产品质量。