一种兆瓦级风力模拟试验系统技术方案

本实用涉及一种兆瓦级风力模拟试验系统，用于待测风力发电机组的模拟试验，拖动电机依次连接扭矩仪、齿轮箱，齿轮箱与待测风力发电机组的轮毂通过联轴节连接，风况模拟装置与风电试验控制系统信号连接，第二功率变流器与待测风力发电机组的发电机电气连接，风电试验控制系统与电网配电柜、试验电源变压器、电气开关柜、第一全功率变流器、拖动电机、扭矩仪、齿轮箱、待测风力发电机组轮毂上的变浆系统、待测风力发电机组的偏航系统、低电压穿越模拟装置、第二功率变流器、试验测试系统均电气连接。本实用可实现大功率范围的多种风力发电机组的全功率试验、偏航测试、变桨测试、并网发电等试验。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种兆瓦级风力模拟试验系统。
技术介绍
风能是一种无污染的绿色能源，开发利用风能，大力发展风力发电技术，对于解决全球性的能源危机和环境污染具有重要的意义。对于风力发电机组而言，虽然最具说服力的测试方法仍然是风场环境内的现场试验。但是，在风力发电机组的研制及产品试验中，一种能模拟风场实际风况的能适应各类风电机组的多功能的风力模拟试验系统仍是非常需要的。 现有风电技术中存在有多种不同类型的发电机组试验系统和试验方法，但大功率风力发电机组试验基本沿用传统的发电机试验模式，并网馈电，按照风力发电机的功率-转矩-速度特性进行试验。在先专利201010209749. 9公开了一种新型的兆瓦级风力发电机组试验系统及其试验方法。如图I所示，该系统包括IOkv进线开关柜、配电变压器、受电柜、全功率变流器、双轴伸拖动电机、联轴节、扭矩仪、减速齿轮箱、风轮模拟器、变流器、转接开关柜、馈电柜、pic、中心控制台以及测量设备；工业电网通过IOkv进线开关柜与配电变压器相连，配电变压器将电压降到690V供给受电柜和全功率变流器后驱动拖动电动机；双轴伸拖动电机的两端或一端依次连接联轴节、扭矩仪、减速齿轮箱和风轮模拟器；风轮模拟器再与相应的风力发电机相连产生电能；发电机再通过双馈变流器或全功率变流器与转接开关柜连接；转接开关柜通过馈电柜将电流反馈至配电变压器从而形成完整的电流回路；所述进电控制柜、受电柜、馈电柜及所有变流器都通过光纤与Plc和控制台连接；所述测量设备分别对第一测量点、第二测量点、第三测量点、第四测量点、第五测量点和第六测量点进行检测。在上述专利的说明书段中，提出“电网提供的能量经通过一系列装置给双轴伸拖动电机提供电能，拖动电机再经风轮模拟器等一系列装置带动被试机组运转，被试机组产生的电能再通过一系列装置将电能返回到配电变压器从而实现能量回馈；被试机组借助于风轮模拟器可模拟不同风况下的风力机特性，通过测试系统可检测出被试机组的输出特性；同时，通过在馈电环节装设LVRT装置，可测试被试机组的低电压穿越性能”。从上述表述及其附图中可以看出，其试验方法采用的仍然是发电机试验模式，测试被试风力发电机的输出特性。在上述专利的说明书段中，提出“双轴伸拖动电机两端(也可以一端)依次连接联轴节、扭矩仪、减速齿轮箱、风轮模拟器；风轮模拟器再与相应的风力发电机相连产生电能”。拖动电机经过减速齿轮箱后，风轮模拟器再与相应的风力发电机相连，这种构成对双馈风力发电机和半直驱风力发电机都是不可行的。模拟的风轮转速很低，无论与双馈风力发电机或半直驱风力发电机联接，都会引起严重的转速匹配问题。风轮模拟器作为器件与风力发电机组直接相连，所谓“可模拟不同风况下的风力机特性”也是几乎不可行的。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种兆瓦级风力模拟试验系统，可实现大功率范围的多种风力发电机组的全功率试验、偏航测试、变桨测试、并网发电等试验。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是一种兆瓦级风力模拟试验系统，用于待测风力发电机组的模拟试验，具有电网配电柜、试验电源变压器、电气开关柜、第一全功率变流器、拖动电机、扭矩仪、齿轮箱、风电试验控制系统、用于模拟风速风向变化的风况模拟装置、试验测试系统、第二功率变流器、实现并网馈电的并网馈电联接柜、低电压穿越模拟装置。所述的电网配电柜用于与外部工业电网电气连接，所述的电网配电柜与试验电源变压器电气连接，所述的试验电源变压器用于将电网电压降低到启动第一全功率变流器所需的相应电压，所述的试验电源变压器通过电气开关柜与第一全功率变流器电气连接，所述的第一全功率变流器与拖动电机电气连接，所述的拖动电机通过联轴节依次连接扭矩仪、齿轮箱，所述的齿轮箱用于与待测风力发电机组的轮毂通过联轴节连接，所述的风况模拟装置与风电试验控制系统信号连接，所述的第二功率变流器与待测风力发电机组的发电·机电气连接，所述的第二功率变流器通过并网馈电联接柜与低电压穿越模拟装置电气连接，所述的低电压穿越模拟装置与试验电源变压器电气连接，所述的风电试验控制系统与电网配电柜、试验电源变压器、电气开关柜、第一全功率变流器、拖动电机、扭矩仪、齿轮箱、待测风力发电机组轮毂上的变浆系统、待测风力发电机组的偏航系统、低电压穿越模拟装置、第二功率变流器、试验测试系统均电气连接，所述的试验测试系统与待测风力发电机组轮毂上的变浆系统、待测风力发电机组的偏航系统、低电压穿越模拟装置、第二功率变流器、拖动电机、扭矩仪、齿轮箱、电网配电柜、试验电源变压器、电气开关柜、第一全功率变流器均电气连接。进一步地，所述的第二功率变流器采用双馈变流器或半直驱功率变流器或直驱功率变流器。本技术的有益效果是拖动电机通过扭矩仪、齿轮箱后与待测风力发电机组的轮毂相连，风电试验控制系统从风况模拟装置接收到模拟的风速信号，通过计算与判断，向全功率变流器发出相应速度指令，驱动拖动电机运行在相应的风速上，轮毂的转动，如同自然风力吹动风电机组的风轮在旋转。与此同时，风电试验控制系统向第二功率变流器发出相应扭矩指令，使待测风力发电机组的发电机产生电能，通过第二功率变流器以及并网馈电联接柜转接向试验电源变压器并网馈电，完成了风能向机械能，机械能向电能的转化过程。拖动电机通过风况模拟装置和风机试验控制系统可模拟不同风况下的风力机特性。通过试验测试系统测试待测风力发电机组的输出特性、待测风力发电机组的偏航功能、待测风力发电机组的变桨功能，通过试验测试系统测试待测风力发电机组并网发电运行过程以及低电压穿越功能。因此，综上所述，由于采用风况模拟装置和风电试验控制系统，从而使试验系统既能模拟风场实际风况进行试验，又能采用发电机试验方法进行试验；具有加载试验、全功率试验、偏航测试、变桨测试、并网发电的全过程测试等试验功能。采用并网馈电联接柜后,第二功率变流器采用双馈变流器或半直驱功率变流器或直驱功率变流器，使试验系统能对双馈风力发电机组或半直驱风力发电机组或直驱风力发电机组进行并网馈电试验。采用低电压穿越模拟装置，试验系统能检测待测风力发电机组的低电压穿越性能。实现大功率范围的多种风力发电机组的全功率试验、偏航测试、变桨测试、并网发电等试验。以下结合附图对本技术进一步说明。图I是现有技术的电气原理图图2是本技术的电气原理具体实施方式现在结合附图对本技术作进一步的说明。这些附图均为简化的示意图仅以示 意方式说明本技术的基本结构，因此其仅显示与本技术有关的构成。如图2所示，一种兆瓦级风力模拟试验系统，用于待测风力发电机组的模拟试验，具有电网配电柜、试验电源变压器、电气开关柜、第一全功率变流器、拖动电机、扭矩仪、齿轮箱、风电试验控制系统、用于模拟风速风向变化的风况模拟装置、试验测试系统、第二功率变流器、实现并网馈电的并网馈电联接柜、低电压穿越模拟装置。电网配电柜用于与外部工业电网电气连接，电网配电柜与试验电源变压器电气连接，试验电源变压器用于将电网电压降低到启动第一全功率变流器所需的相应电压，试验电源变压器通过电气开关柜与第一全功率变流器电气连接，第一全功率变流器与拖动电机电气连接，拖动电机通过联轴节依次连接扭矩仪、齿轮箱，齿轮箱用于与待测风力发电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种兆瓦级风力模拟试验系统，用于待测风力发电机组的模拟试验，其特征在于：具有电网配电柜、试验电源变压器、电气开关柜、第一全功率变流器、拖动电机、扭矩仪、齿轮箱、风电试验控制系统、用于模拟风速风向变化的风况模拟装置、试验测试系统、第二功率变流器、实现并网馈电的并网馈电联接柜、低电压穿越模拟装置，所述的电网配电柜用于与外部工业电网电气连接，所述的电网配电柜与试验电源变压器电气连接，所述的试验电源变压器用于将电网电压降低到启动第一全功率变流器所需的相应电压，所述的试验电源变压器通过电气开关柜与第一全功率变流器电气连接，所述的第一全功率变流器与拖动电机电气连接，所述的拖动电机通过联轴节依次连接扭矩仪、齿轮箱，所述的齿轮箱用于与待测风力发电机组的轮毂通过联轴节连接，所述的风况模拟装置与风电试验控制系统信号连接，所述的第二功率变流器与待测风力发电机组的发电机电气连接，所述的第二功率变流器通过并网馈电联接柜与低电压穿越模拟装置电气连接，所述的低电压穿越模拟装置与试验电源变压器电气连接，所述的风电试验控制系统与电网配电柜、试验电源变压器、电气开关柜、第一全功率变流器、拖动电机、扭矩仪、齿轮箱、待测风力发电机组轮毂上的变浆系统、待测风力发电机组的偏航系统、低电压穿越模拟装置、第二功率变流器、试验测试系统均电气连接，所述的试验测试系统与待测风力发电机组轮毂上的变浆系统、待测风力发电机组的偏航系统、低电压穿越模拟装置、第二功率变流器、拖动电机、扭矩仪、齿轮箱、电网配电柜、试验电源变压器、电气开关柜、第一全功率变流器均电气连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邵锋，朱庭纲，
申请(专利权)人：江苏新誉重工科技有限公司，新誉集团有限公司，
类型：实用新型
国别省市：