用于风力发电机组变桨系统的测试系统和测试方法技术方案

提供了一种用于风力发电机组变桨系统的测试系统和测试方法。该测试系统包括：控制器，与变频器和液压加载系统相连，用于向变频器发送变桨控制信号以及向液压加载系统发送风力载荷信号；变频器，与控制器和变桨电机相连，用于根据变桨控制信号向变桨电机发送电机控制信号；变桨电机，变桨电机的转轴与变桨轴承相连，用于根据电机控制信号对变桨轴承施加转矩；液压加载系统，与控制器和加载臂相连，用于根据风力载荷信号对加载臂施加载荷；加载臂，与液压加载系统和变桨轴承相连，用于在液压加载系统施加的载荷的作用下，对变桨轴承施加载荷；以及变桨轴承，与变桨电机和加载臂相连，用于在变桨电机施加的转矩、和加载臂施加的载荷的作用下转动。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及风电领域，更具体地涉及一种用于风力发电机组变桨系统的测试系统和测试方法。
技术介绍
目前，风力发电是新能源开发领域中技术最成熟、最具规模开发条件的发电方式。为了提高风电机组的输出效率，需要通过变桨系统调整叶片的桨距角，来使得风机吸收最大稳定的风能。变桨系统主要包括控制器、变频器、变桨电机、以及变桨轴承，其中：控制器根据风向和风速计算出要求的桨距角，根据计算出的桨距角生成控制指令，并将控制指令发送给变频器；变频器根据来自控制器的控制指令控制变桨电机转动；变桨电机带动变桨轴承转动，进而通过变桨轴承驱动叶片转动，使得叶片改变桨距角，满足变桨要求。由于风向和风速的不稳定性，变桨系统驱动叶片改变桨距角的过程反复变化，这常常会造成变桨电机和变桨轴承的严重损坏。因此，在将变桨电机和变桨轴承实际应用到风电机组之前，有必要对它们的质量寿命进行评估。目前，在对变桨电机进行测试时，一般将变桨电机与电动机同轴连接，将该电动机作为变桨电机的负载来对变桨电机的电气性能进行测试。然而，上述方法只是模拟了不同风况下变桨电机的电气性能的变化情况，没有考虑风力载荷的变化对变桨轴承的机械性能的影响。
技术实现思路
鉴于以上所述的一个或多个问题，本专利技术提供了一种新颖的用于风力发电机组变桨系统的测试方法和测试系统。根据本专利技术实施例的用于风力发电机组变桨系统的测试系统包括：控制器，与变频器和液压加载系统相连，用于向变频器发送变桨控制信号以及向液压加载系统发送风力载荷信号；变频器，与控制器和变桨电机相连，用于根据变桨控制信号向变桨电机发送电机控制信号；变桨电机，变桨电机的转轴与变桨轴承相连，用于根据电机控制信号对变桨轴承施加转矩；液压加载系统，与控制器和加载臂相连，用于根据风力载荷信号对加载臂施加载荷；加载臂，与液压加载系统和变桨轴承相连，用于在液压加载系统施加的载荷的作用下，对变桨轴承施加载荷；以及变桨轴承，与变桨电机和加载臂相连，用于在变桨电机施加的转矩、和加载臂施加的载荷的作用下转动。根据本专利技术实施例的用于风力发电机组变桨系统的测试方法包括：通过控制器向变频器发送变桨控制信号、以及向液压加载系统发送风力载荷信号；变频器根据变桨控制信号向变桨电机发送电机控制信号；变桨电机根据电机控制信号对变桨轴承施加转矩；液压加载系统根据风力载荷信号对加载臂施加载荷；加载臂在液压加载系统施加的载荷的作用下，对变桨轴承施加载荷；以及变桨轴承在变桨电机施加的转矩、和加载臂施加的载荷的作用下转动。根据本专利技术实施例的用于风力发电机组变桨系统的测试系统和测试方法，通过模拟变桨电机的转轴和变桨轴承在实际的运行环境下承受的力和力矩，可模拟真实工况下风力发电机组变桨系统中的控制器、变频器、和变桨电机的运行情况以及变桨轴承的受力情况，从而可测试不同工况下整个风力发电机组变桨系统的运行可靠性和稳定性，尤其是变桨电机的电气性能和变桨轴承的机械性能。附图说明通过阅读以下参照附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显，其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。图1是根据本专利技术实施例的用于风力发电机组变桨系统的测试系统的框图；图2是利用图1所示的测试系统实现的用于风力发电机组变桨系统的测试方法的流程图；图3是根据本专利技术另一实施例的用于风力发电机组变桨系统的测试系统的框图；图4是利用图3所示的测试系统实现的用于风力发电机组变桨系统的测试方法的流程图；图5是图1和图3所示的测试系统中的加载臂在风电机组的轮毂上的安装示意图；图6是图1和图3所示的测试系统中的加载臂与变桨轴承和液压加载系统之间的连接示意图。具体实施方式下面将详细描述本专利技术的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本专利技术的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本专利技术可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本专利技术的示例来提供对本专利技术的更好的理解。本专利技术决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本专利技术的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本专利技术造成不必要的模糊。在实际的风电机组中，叶片安装于轮毂上，叶片根部固定连接变桨轴承，变桨电机通过齿形带带动变桨轴承转动；当需要改变叶片的桨距角时，通过控制变桨电机的转动带动变桨轴承的转动来改变叶片的桨距角。基于变桨电机与变桨轴承之间的联动关系，提出了根据本专利技术实施例的用于风力发电机组变桨系统的测试系统和测试方法，以模拟真实工况下变桨系统中的控制器、变频器、和变桨电机的运行情况以及变桨轴承的受力情况，从而测试不同工况下整个变桨系统的运行可靠性和稳定性，尤其是变桨电机的电气性能和变桨轴承的机械性能。下面结合附图，详细描述根据本专利技术实施例的用于风力发电机组变桨系统的测试系统和测试方法。图1是根据本专利技术实施例的用于风力发电机组变桨系统的测试系统的框图。如图1所示，测试系统100包括控制器102、变频器104、变桨电机106、液压加载系统108、加载臂110、以及变桨轴承112，其中：控制器102与变频器104和液压加载系统108相连，用于向变频器104发送变桨控制信号、以及向液压加载系统108发送风力载荷信号；变频器104与控制器102和变桨电机106相连，用于根据来自控制器102的变桨控制信号向变桨电机106发送电机控制信号；变桨电机106与变频器104和变桨轴承112相连，用于根据来自变频器104的电机控制信号对变桨轴承112施加转矩；液压加载系统108与控制器102和加载臂110相连，用于根据来自控制器102的风力载荷信号对加载臂110施加载荷；加载臂110与液压加载系统108和变桨轴承112相连，用于在液压加载系统108施加的载荷的作用下，对变桨轴承112施加载荷；变桨轴承112与变桨电机106和加载臂110相连，用于在变桨电机106施加的转矩、和加载臂110施加的载荷的作用下转动。这里，也可以认为液压加载系统108和加载臂110的作用在于：液压加载系统108根据来自控制器102的风力载荷信号生成载荷，并对加载臂110施加所生成的载荷；加载臂110将液压加载系统108所生成的载荷传递到变桨轴承112。也就是说，液压加载系统108可以根据来自控制器102的风力载荷信号向加载臂110施加载荷力和载荷力矩，以模拟某一风况下叶片上的风力载荷传递到变桨轴承112而使变桨轴承112承受相应的力与力矩。在一些实施例中，控制器102可以根据各种传感器反馈的有关风速、风向、以及叶片初始位置等的相关信息，生成变桨控制信号和风力载荷信号；变频器104可以通过根据来自控制器102的变桨控制信号调节用于驱动变桨电机106的驱动电压和驱动电流，来向变桨电机106发送电机控制信号；变桨电机106可以通过皮带轮和齿形带与变桨轴承112相连，例如，变桨电机106的转轴与皮带轮相连，皮带轮通过齿形带与变桨轴承112相连，来带动变桨轴承112转动，从而通过变桨轴承驱动叶片转动；液压加载系统108可以根据来自控制器102的风力载荷信号，通过加载臂110对变桨轴承112施加载荷。图2是利用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于风力发电机组变桨系统的测试系统，包括：控制器，与变频器和液压加载系统相连，用于向所述变频器发送变桨控制信号、以及向所述液压加载系统发送风力载荷信号；所述变频器，与所述控制器和变桨电机相连，用于根据所述变桨控制信号向所述变桨电机发送电机控制信号；所述变桨电机，其转轴与变桨轴承相连，用于根据所述电机控制信号对所述变桨轴承施加转矩；所述液压加载系统，与所述控制器和加载臂相连，用于根据所述风力载荷信号对所述加载臂施加载荷；所述加载臂，与所述液压加载系统和所述变桨轴承相连，用于在所述液压加载系统施加的载荷的作用下，对所述变桨轴承施加载荷；以及所述变桨轴承，与所述变桨电机和所述加载臂相连，用于在所述变桨电机施加的转矩、和所述加载臂施加的载荷的作用下转动。

【技术特征摘要】
1.一种用于风力发电机组变桨系统的测试系统，包括：控制器，与变频器和液压加载系统相连，用于向所述变频器发送变桨控制信号、以及向所述液压加载系统发送风力载荷信号；所述变频器，与所述控制器和变桨电机相连，用于根据所述变桨控制信号向所述变桨电机发送电机控制信号；所述变桨电机，其转轴与变桨轴承相连，用于根据所述电机控制信号对所述变桨轴承施加转矩；所述液压加载系统，与所述控制器和加载臂相连，用于根据所述风力载荷信号对所述加载臂施加载荷；所述加载臂，与所述液压加载系统和所述变桨轴承相连，用于在所述液压加载系统施加的载荷的作用下，对所述变桨轴承施加载荷；以及所述变桨轴承，与所述变桨电机和所述加载臂相连，用于在所述变桨电机施加的转矩、和所述加载臂施加的载荷的作用下转动。2.根据权利要求1所述的用于风力发电机组变桨系统的测试系统，还包括：负荷传感器，与所述液压加载系统中的液压加载装置相连，用于检测所述液压加载装置中的液压缸产生的载荷以生成第一载荷信号；位移传感器，与所述液压加载装置中的作动缸相连，用于检测所述作动缸的移动距离以向所述液压加载装置反馈与所述移动距离相对应的第二载荷信号，其中所述第二载荷信号表征所述液压缸产生的载荷减去所述作动缸损耗的载荷后的剩余载荷，即所述液压加载系统实际施加到所述加载臂的载荷，所述液压加载装置基于所述第二载荷信号来调节所述液压缸产生的载荷从而调节所述第一载荷信号。3.根据权利要求1或2所述的用于风力发电机组变桨系统的测试系统，还包括：上位机，与所述控制器相连，用于设置变桨参数值和风力载荷参数值，并向所述控制器发送所述变桨参数值和所述风力载荷参数值，其中所述控制器根据所述变桨参数值生成所述变桨控制信号，并根据所述风力载荷参数值生成所述风力载荷信号。4.根据权利要求1或2所述的用于风力发电机组变桨系统的测试系统，还包括：应力传感器，与所述变桨轴承相连，用于检测所述变桨轴承转动过程中的应力值并显示。5.根据权利要求4所述的用于风力发电机组变桨系统的测试系统，还包括电压传感器、电流传感器、以及旋转编码器中的一者或多者，其中所述电压传感器，与所述变桨电机相连，用于检测所述变桨电机转动过程中的电压值并显示；所述电流传感器，与所述变桨电机相连，用于检测所述变桨电机转动过程中的电流值并显示；所述旋转编码器，与所述变桨电机相连，用于检测所述变桨电机转动过程中的转向和转速值并显示。6.根据权利要求5所述的用于风力发电机组变桨系统的测试系统，还包括：数采装置，与所述应力传感器、所述电压传感器、所述电流传感器、以及所述旋转编码器中的一者或多者相连，用于对接收到的所述应力值、所述电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋宗盛，
申请(专利权)人：北京金风科创风电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11