本实用新型涉及风力发电机型式试验技术领域，特别是涉及一种大功率永磁直驱风力发电机型式试验系统。
背景技术：
随着自然环境的持续恶化以及传统能源矿产的不断消耗，洁净可再生新能源的开发和利用越来越受到国家和企业重视。风能作为最早被人类利用的新能源之一，对解决生产和生活能源问题有着十分重要的意义，而风力发电机是将自然界风能转变为可被人类利用电能的最直接有效手段。近年来随着风电行业的不断发展，采用风轮直接驱动发电机的大功率永磁风力发电机以其低转速、高功率、高效率等优点得到了市场的广泛青睐。为了保证风机在风场中能够充分发挥性能，减少风场事故，避免资源浪费，按照相关国家标准，风力发电机在出厂前均需经过严格的出厂试验和型式试验。
因此，如何能创设一种可对新机型进行全面的性能检测和评估的大功率永磁直驱风力发电机型式试验系统,实属当前重要研发课题之一。
技术实现要素：
本实用新型要解决的技术问题是提供一种可对新机型进行全面的性能检测和评估的大功率永磁直驱风力发电机型式试验系统。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
一种大功率永磁直驱风力发电机型式试验系统，包括依次连接的环网 柜、拖动机侧变压器、拖动机侧变流器、拖动机；以及依次连接的被试机侧变流器、被试机侧变压器；所述被试机侧变压器也与所述环网柜连接；所述环网柜用于与外部电网连接，所述拖动机和被试机侧变流器用于与被试机连接；所述拖动机侧变流器和被试机侧变流器均采用全功率风力发电变流器；所述试验系统还包括用于控制和监测整个实验系统的主控系统。
进一步地，所述全功率风力发电变流器为带有软启回路的全功率风力发电变流器。
进一步地，所述拖动机用于依次通过万向联轴器、过渡轴套与被试机主轴连接。
进一步地，所述万向联轴器采用整体叉头十字轴式万向联轴器，且所述万向联轴器带有加油嘴和通气阀。
进一步地，所述拖动机侧变压器、拖动机侧变流器、拖动机、被试机、被试机侧变流器和/或被试机侧变压器均配置有冷却系统及外围传感器，所述冷却系统及外围传感器均与所述主控系统连接。
进一步地，所述外围传感器包括检测拖动机侧变压器、拖动机侧变流器、拖动机、被试机、被试机侧变流器和/或被试机侧变压器的温度的温度传感器、检测各冷却系统的温度的温度传感器和/或检测各冷却系统压力的压力传感器。
进一步地，还包括与主控系统连接的、用于检测拖动机和被试机转速的接近开关。
进一步地，还包括与主控系统连接的、用于多方位检测拖动机和被试机振动情况的振动传感器。
进一步地，所述大功率永磁直驱风力发电机为690V、2.5MW及2.5MW以下永磁直驱风力发电机。
由于采用上述技术方案，本实用新型至少具有如下有益效果：
1、本实用新型永磁直驱风力发电机型式试验系统采用电能回馈结构， 以全功率测试为设计理念，通过拖动机侧变流器模拟风况对被试电机进行转速控制，通过被试机侧变流器对被试机加载进行转矩控制，完成在不同工况下机组转速、转矩、功率等的输出模拟，从而测试机组运行过程中的各项性能指标。通过采用电能回馈结构，实现能量的环形流动，系统实际运行中只需由外部电网提供能量抵消系统中机械能、热能等能量损耗即可，从而在最大程度上降低运行成本。
2、环网柜可实现试验系统与外部电网的有效隔离，当系统发生故障时，可通过环网柜对系统进行隔离跳闸等应急处理，避免对外部电网造成冲击和污染。
3、变流器为全功率风力发电变流器，带有软启回路，可以大大减小启机对外部电网和变流器的冲击。
4、万向联轴器采用整体叉头十字轴式万向联轴器，可通过过渡轴套与不同尺寸主轴的大功率永磁直驱风力发电机形成有效联接，万向联轴器带有加油嘴和通气阀，可以保证关节轴承、托架轴承和花键副配合部位的润滑脂加满，从而保证万向联轴器在正常运转情况下其关节轴承失效形式为疲劳失效而非磨损，延长联轴器的使用寿命。
5、主控系统可以通过外围温度传感器、压力传感器、接近开关、振动传感器等实时监测并显示被试机的电机外围水冷、空冷的温度、压力，监测被试机转速、振动等值，当某一参数超过所设定的安全值时，主控系统可根据需要及时做出启停冷却系统、脱网、急停等反应，保障系统的安全运行。
6、该试验系统可进行690V、2.5MW及2.5MW以下永磁直驱风力发电机的出厂试验和型式试验，检测机组的各项性能指标，同时实现对各类参数的实时监控和界面显示，保证被试机不同工况下的试验安全稳定进行，为新机型的出厂提供真实有效的试验数据，有效地控制兆瓦级风机的产品质量，减少现场调试时间和运行风险。
7、本实用新型平台装配方便，各子系统保护完善，可满足不同功率的 永磁直驱电机的试验要求，实现资源的高效利用。
附图说明
上述仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
图1为本实用新型一种大功率永磁直驱风力发电机型式试验系统的原理图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型的一种大功率永磁直驱风力发电机型式试验系统，包括依次连接的环网柜、拖动机侧变压器、拖动机侧变流器、拖动机M；以及依次连接的被试机侧变流器、被试机侧变压器；所述被试机侧变压器也与所述环网柜连接；所述环网柜用于与外部电网连接，所述拖动机和被试机侧变流器用于与被试机G连接；所述拖动机侧变流器和被试机侧变流器均采用全功率风力发电变流器；所述试验系统还包括用于控制和监测整个实验系统的主控系统。
本实用新型的上述永磁直驱风力发电机型式试验系统采用电能回馈结构，以变流器的全功率测试为设计理念，通过拖动机侧变流器模拟风况对被试机进行转速控制，通过被试机侧变流器对被试机加载进行转矩控制，完成在不同工况下机组转速、转矩、功率等的输出模拟，从而测试机组运行过程中的各项性能指标。
配合图1所示，本实用新型的上述永磁直驱风力发电机型式试验系统其具体工作原理为：外部电网能量通过环网柜送至拖动机侧变压器后经由拖动机侧变流器(全功率风力发电变流器)的IGBT模块进行整流逆变，将相应的电流施加于拖动机M定子绕组上，驱动拖动机M转动，拖动机M与被试机G之间联接，在拖动机M的转动过程中被试机G也伴随着进行同步转动，定子线圈对内部磁钢产生的磁场进行切割磁感线运动，根据电磁感 应原理，定子线圈两端即产生与转速对应的不同幅值电压；此时通过被试机侧变流器对被试机G施加相应的负载转矩，则被试机G定子输出端会产生相应的电流I，不同频率和幅值的电流I再经过被试机侧变流器的IGBT模块进行整流逆变后变为频率恒定为50Hz的正弦波，经由被试机侧变压器回馈到环网柜，继续为拖动端提供能量，从而完成整个系统的循环运行。
上述试验系统运行过程中通过变流器和主控系统检测并记录定子输出电压、电流、有功功率、无功功率及被试机转速，其中变流器采集到的电压、电流、功率等数据通过CANOPEN通讯与主控系统实现数据传输，主控系统则采用倍福PLC软件配合外围传感器记录机组定子电压、电流、功率、转速等参数，并将采集到的各个参数以及变流器传输的各个数据显示到工控屏上。
上述拖动机侧变流器和被试机侧变流器均可采用带有软启回路的液冷型全功率风力发电变流器。当被试机转速变化时，被试机侧变流器可通过机侧模块控制被试机的转矩，将被试机能量传输到直流母线侧，再通过网侧模块将能量转换成三相交流电传送至被试机侧变压器继而变送至外部电网，从而达到发电的目的。
上述拖动机用于依次通过万向联轴器、过渡轴套与被试机主轴连接。其中优选地，万向联轴器采用整体叉头十字轴式万向联轴器，且所述万向联轴器带有加油嘴和通气阀，可以保证关节轴承、托架轴承和花键副配合部位的润滑脂加满，从而保证万向联轴器在正常运转情况下其关节轴承失效形式为疲劳失效而非磨损，延长联轴器的使用寿命。
为了实现系统持续稳定运行，所述拖动机侧变压器、拖动机侧变流器、拖动机M、被试机G、被试机侧变流器、被试机侧变压器均配有相应的冷却系统及外围传感器。被试机绕组温度、冷却系统温度、压力等参数通过主控系统实现实时监控。系统运行过程中，当主控系统通过被试机定子绕组处预埋的PT100检测到被试机定子绕组温度过高时，被试机水冷泵和空冷风扇启动，通过水循环和绕组周边空气循环降低绕组温度；当主控系统通 过水冷泵处安装的温度传感器检测到水冷液温度过高时，会启动水冷泵的散热风扇，加快散热，从而使水冷液快速降温；当主控系统通过水冷泵处安装的压力传感器检测到水冷压力过低时，会及时报出故障，从而告知运维人员补充水冷液，保障机组安全稳定运行。
拖动机侧变压器及被试机侧变压器均采用油浸式变压器，油箱内自带油温、油位、油压传感器，且变压器罩体上带有冷却风扇，通过系统配套的主控系统可对油温、油位、油压信号进行实时采集监控，当油温超过设定值时，冷却风扇自动开启；当油位、油压超过设定值时，主控系统报警，系统自动停止运行。
拖动机侧变流器及被试机侧变流器自带冷却系统能够实现自动控制，系统运行过程中，可根据实时监测的模块温度调整冷却系统的启停。
上述试验系统还包括与主控系统连接的、用于检测拖动机及被试机转速的接近开关。还包括与主控系统连接的、用于多方位检测拖动机和被试机振动情况的振动传感器。具体地，可将振动传感器安装在拖动机与被试机上，通过与主控系统相连，实现对拖动机和被试机水平方向、竖直方向和轴向多方位振动的实时监测，为系统的稳定安全运行提供保障。
主控系统可以通过外围温度传感器、压力传感器、接近开关、振动传感器等实时监测并显示被试机外围水冷、空冷的温度、压力，监测电机转速、振动等值，当某一参数超过所设定的安全值时，主控系统可根据需要及时做出启停冷却系统、脱网、急停等反应，保障系统的安全运行。
实验进行时，首先通过主控系统闭合环网柜断路器，闭合拖动机侧变流器的网侧断路器，对拖动机侧变流器内部直流母排进行电压预充电，然后闭合拖动机侧变流器的机侧断路器，通过拖动机侧变流器提供扭矩，驱动拖动机转动，通过联轴器的链接带动被试机转动，当被试机转速达到设定值时，通过主控系统闭合被试机侧变流器的机侧断路器和网侧断路器，之后主控系统根据实际需要，通过CANOPEN通讯对变流器下发指令给电机 施加负载，从而在被试机定子绕组处输出电压、电流。实验过程中油浸式变压器处的油位、油压、油温传感器实时采集信号，并通过线路传输到主控系统，以确保变压器安全稳定工作；变流器处采集的电压、电流、功率等参数通过CANOPEN通讯将实时数据传输到主控系统，供主控系统实时监测变流器运行工况；变流器冷却系统处的压力和温度传感器实时采集信号，并通过线路传输到主控系统，以确保变流器冷却系统正常工作；拖动机及被试机处实时输出电压、电流、功率等参数通过外部的功率分析仪进行数据采集和显示，用于监控电机的实时工况；拖动机及被试机的实时转速通过接近开关进行采集，并通过线路传输到主控系统，主控系统利用内部的过速继电器将电机转速限制在设定范围之内；拖动机及被试机冷却系统(水冷及空冷)处的压力和温度传感器实时采集冷却压力及温度，并通过线路传输到主控系统，以确保电机冷却系统正常工作。通过各子系统相互配合及与主控系统的数据通讯，保证整个试验系统的安全稳定运行。
本实用新型的上述试验系统可进行690V、2.5MW及2.5MW以下永磁直驱风力发电机的出厂试验和型式试验，检测机组的各项性能指标，同时实现对各类参数的实时监控和界面显示，保证被试机不同工况下的试验安全稳定进行，为新机型的出厂提供真实有效的试验数据，有效地控制兆瓦级风机的产品质量，减少现场调试时间和运行风险。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本实用新型的保护范围内。