一种风力机电动变桨系统测试平台的制作方法

1.本专利申请属于风力机变桨控制系统技术领域，更具体地说，是涉及一种风力机电动变桨系统测试平台。


背景技术：

2.电动变桨系统作为大型风电机组的核心部件，其安全性和可靠性对风电机组的稳定运行具有重要意义。由于电动变桨系统处于较封闭的风力机轮毂内，且需要在风机整机吊装完成后才能对其进行性能测试，给设备维护和改善带来不便，亟需采取有效的方法对电动变桨系统进行测试，掌握相应运动控制规律，因此，制备风力机电动变桨系统加载测试平台对员工实际培训和训练具有重要的作用。


技术实现要素：

3.本实用新型需要解决的技术问题是提供一种结构简单和测试方便的风力机电动变桨系统测试平台，用于克服上述现有技术的不足，通过加载系统模拟桨叶所受外部负载，测试变桨系统响应各种工况的能力，达到故障模拟的目的。
4.为了解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案是：
5.一种风力机电动变桨系统测试平台，包括主控系统、加载系统和变桨系统，其中：
6.主控系统，负责串联加载系统和变桨系统，用于分析和处理指令信息，并且通过可视化界面显示相应信息；主控系统包括主控plc、上位机、加载系统显示器和变桨系统显示器，主控plc与上位机、加载系统、变桨系统连接；上位机还与加载系统显示器、变桨系统显示器连接。
7.上位机，负责发送指令、进行系统控制。
8.主控plc，负责变桨系统信息的交互处理，控制加载系统(其实是下文的加载系统plc)进行转矩输出，同时将加载系统和变桨系统的电机参数和相应信号上传给上位机。
9.加载系统显示器，显示加载系统的工作状态和加载转矩的数值。
10.变桨系统显示器，显示变桨系统的工作状态和工作曲线，这里的工作曲线主要是指下文提到的变桨电机的工作曲线。
11.加载系统，负责接收主控系统的指令和输出相应的负载转矩，以模拟桨叶在变风速的转矩变化；加载系统包括加载系统plc、伺服驱动器、加载电机，加载系统plc一端连接主控plc、另一端依次连接伺服驱动器和加载电机。
12.加载系统plc负责接收主控plc的指令和下达模拟转矩的输出命令，同时将实际采集的加载电机参数反馈到主控系统。
13.变桨系统，负责接收主控系统的桨距角位置给定指令和转速给定指令，根据主控系统的指令进行位置和转速控制，同时将采集到的位置信号、转速信号、电流和温度的信息反馈给主控系统；变桨系统包括变桨控制器、变桨驱动器和变桨电机，变桨控制器一端连接主控plc、另一端依次连接变桨驱动器和变桨电机；变桨电机与加载电机之间连接有扭矩传
感器，扭矩传感器的中心与两端的加载电机、变桨电机同心设置。这样，利用扭矩传感器，加载系统与变桨系统实现了电机对拖形式的连接。
14.本实用新型技术方案的进一步改进在于：主控系统还包括低穿模拟模块低穿模拟模块一端与主控plc连接，另一端与变桨系统显示器连接。
15.本实用新型技术方案的进一步改进在于：主控系统还包括电气保护模块、启停按钮，电气保护模块一端与主控plc连接，另一端与启停按钮连接。
16.本实用新型技术方案的进一步改进在于：加载系统还包括能量回馈模块，能量回馈模块一端连接加载电机、另一端并入电网。
17.本实用新型技术方案的进一步改进在于：本实用新型技术方案的进一步改进在于：主控plc和上位机采用modbus tcp/ip通信方式；主控plc和加载系统plc采用profinet工业实时以太网连接；所述主控plc和变桨控制器采用can总线进行通信连接.
18.由于采用了上述技术方案，本实用新型取得的有益效果是：
19.利用本实用新型，可通过所述加载系统模拟桨叶所受的外部负载，加载电机和变桨电机采取对拖平台的方式(电机对拖平台测试，其特点是使两台电机在机械上和电气上互相耦合，两台电机互为负载)，对变桨电机施加相应的负载，同时将加载系统实测的转矩和变桨系统采集到的位置信号、转速信号、电流和温度等信息返回给所述主控系统，并通过可视化界面显示变桨状态和参数信息。通过对变桨系统进行相关测试，保证变桨系统满足响应各种工况和故障模拟的要求，减少了现场工作人员的工作量，对员工实际培训和训练具有重要的作用。
附图说明
20.图1是本实用新型的结构示意图；
21.其中：1
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主控系统、2
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加载系统、3
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变桨系统、11
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上位机、12
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主控plc、13
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变桨系统显示器、14
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加载系统显示器、15
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低穿模拟模块、16
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电气保护模块、17
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启停按钮、21
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加载系统plc、22
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伺服驱动器、23
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加载电机、24
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扭矩传感器、25
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能量回馈模块、31
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变桨控制器、32
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变桨驱动器、33
‑
变桨电机。
具体实施方式
22.下面结合实施例对本实用新型做进一步详细说明。
23.下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实验新型的保护范围。
24.需要注意的是，除非另有说明，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。
25.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
26.请参阅附图1，一种风力机电动变桨系统加载测试平台，包括主控系统1、加载系统2、变桨系统3。
27.主控系统1包括主控plc12、上位机11、加载系统显示器14和变桨系统显示器13，主控plc12与上位机11、加载系统2、变桨系统3连接；上位机11还与加载系统显示器14、变桨系统显示器13连接。
28.加载系统2包括加载系统plc21、伺服驱动器22、加载电机23，加载系统plc21一端连接主控plc12、另一端依次连接伺服驱动器22和加载电机23。
29.变桨系统3包括变桨控制器31、变桨驱动器32和变桨电机33，变桨控制器31一端连接主控plc12、另一端依次连接变桨驱动器32和变桨电机33；加载系统2与变桨系统3通过电机对拖形式连接。变桨电机33与加载电机23之间连接有扭矩传感器24，扭矩传感器24装载在一个活动平台上，确保扭矩传感器24的中心与两端的加载电机23、变桨电机33同心设置，从而形成电机对拖机械部分，也就是电机对拖机械部分两端是加载电机23和变桨电机33，中间是扭矩传感器24。通过搭建电机对拖机械部分，加载系统2负责输出负载转矩提供给变桨电机33，以模拟桨叶在变风速的转矩变化，变桨系统3根据主控系统1的指令进行位置和转速控制，并且将采集到的位置信号、转速信号、电流和温度等信息反馈给主控系统1。
30.所述主控系统1负责串联加载系统2和变桨系统3，分析和处理各部分的指令信息，并且通过加载系统显示器14和变桨系统显示器13展示各种状态信息和参数信息；所述加载系统2负责接收主控系统1的指令和输出相应的负载转矩；所述变桨系统3负责接收主控系统1的位置给定指令和转速给定指令，检测变桨电机33的位置信号和转速信号并反馈给主控系统1。所述主控系统1的上位机11和主控plc12通过modbus tcp/ip协议通信连接；所述主控plc12通过can总线和变桨控制器31连接；所述主控plc12和加载系统plc21通过profinet通信连接。
31.本实施例中，所述加载系统plc21接收主控系统1中的主控plc12的指令，模拟各种常规曲线传递给伺服驱动器22，通过驱动加载电机23对变桨电机33输出轴施加扭矩，模拟变桨过程中气流对桨叶的气动载荷，即变桨系统3在加载状态下进行，扭矩传感器24检测加载电机23的输出扭矩并传达给加载系统plc21。
32.本实施例中，在变桨系统3运行过程中，加载电机23始终处于发电状态，为了处理发电产生的能量，加载系统2还包括能量回馈模块25，能量回馈模块25一端与加载电机23连接，用于吸收加载电机23的能量，另一端并入电网，回馈给电网。
33.本实施例中，所述主控系统1向变桨系统3发送的控制命令包括桨叶的给定位置信号和给定变桨速度信号；被测变桨系统3的反馈信号包括桨叶的实际位置信号、实际桨距角、变桨速度、变桨电机33的电流信号和温度信号等，采集各种信号并反馈给主控系统1，通过变桨系统显示器13展示变桨状态参数和电机信息。
34.本实施例中，所述主控系统1具有低穿模拟模块15和电气保护模块16、启停按钮17，低穿模拟模块15一端与主控plc 12连接，另一端与变桨系统显示器13连接；电气保护模块16一端与主控plc 12连接，另一端与启停按钮17连接。低穿模拟模块15和电气保护模块16可以择一，也可以都有。
35.本加载测试平台可对变桨系统3的故障穿越能力进行测试，即在电网故障的情况下，测试变桨系统3是否能够正常工作；所述电气保护模块16能够在电气系统发生故障时按
下启停按钮17进行紧急停机，保护工作人员的安全。
36.最后应说明的是：以上各实施例仅有以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。