一种风电变桨电机综合自动测试装置的制作方法

本发明属于风电变桨系统技术领域，涉及一种风电变桨上的三相交流异步电机综合自动测试装置。

背景技术：

随着风电行业的快速发展，对风电配套产品质量和技术上提出了更高要求。作为风电主刹车系统用变桨电机，其可靠性直接关系风机整机安全。在变桨电机批量出厂过程中做好测试，保证系统可靠性具有关键作用。近年国内风电装机平均每年新增1万台以上风电机组，涉及3万台以上变桨电机。规模化生产过程中做好产品全检需要投入大量人工成本和时间成本，实现变桨电机自动全面性检测将大大节约生产成本。

目前变桨电机直接使用一套变桨柜(三个控制柜)进行测试，需要人为进行各种指令操作，记录多项数据，耗费大量时间及占地空间。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的上述问题，实现对风电变桨电机进行快速有效地测试，本发明公开了一种风电变桨上的三相交流异步电机综合自动测试装置，该装置通过面板上简单的复位、维护及急停按钮即可同时完成三台变桨电机所有综合项目测试。

本发明具体采用以下技术方案：

一种风电变桨电机综合自动测试装置，包括电机测试柜柜体和设置在柜体中的充电机1、超级电容模组2、PLC模组3、三个变桨电机驱动器16；其特征在于：

电机测试柜正面和背面均设置有柜门；

在电机测试柜下部安装充电机1和超级电容模组2，三相交流电源经过安装在柜体侧壁上的电缆插口17连接至充电机1的电源端，充电机1向超级电容模组2充电；

在柜体内充电机1的上方竖直设置安装板，在安装板的正面安装PLC模组3，在PLC模组3的上侧依次安装第一直流电源4、第二直流电源5、内部供电插座6；

在安装板背面安装布置三个变桨电机驱动器16；

超级电容模组2两端分别与三个变桨电机驱动器16的电源端连接；

PLC模组3上有三个CAN通讯接口，分别与三个变桨电机驱动器16上CAN通讯接口进行连接；

第一直流电源4和第二直流电源5的输入端连接至引入电机测试柜中的三相交流电源中的其中一相，第二直流电源5输出的24V电压单独给PLC模组3供电，第一直流电源4作为综合自动测试装置内其余所有需要直流电源的设备供电；内部供电插座(6)连接引入电机测试柜中的三相交流电源中的任一相作为交流预用电源插孔；

所述PLC模组3经过CAN通讯总线向变桨电机驱动器16下发的控制指令以控制变桨电机的工作状态；

变桨电机驱动器16接收变桨电机电流信号和变桨电机速度反馈信号，PLC模组3接收变桨电机温度信号和变桨电机位置反馈信号。

本发明进一步包括以下优选方案：

所述综合自动测试装置还包括4台风扇，分布在左右侧壁上部，两侧分别安装两台风扇18。

PLC模组3还设置以太网和串行通讯接口，以外接工业PC即上位机。

PLC模组3向变桨电机驱动器16下发的控制指令包括电机转向指令和速度指令。

变桨电机的测试反馈信号包括变桨电机电流信号、变桨电机温度信号、变桨电机位置反馈信号和变桨电机速度反馈信号，其中变桨电机温度信号和变桨电机位置反馈信号由PLC模组3进行采集，变桨电机电流信号和变桨电机速度反馈信号由变桨电机驱动器16进行采集。

在电机测试柜背面柜门上设置有连接测试变桨电机的位置反馈信号、速度反馈信号接线汇总插口19，插头19在装置内分出位置反馈信号接入PLC模组3、速度反馈信号接入变桨电机驱动器16；变桨电机风扇供电、电机制动器供电和电机温度信号接线汇总插口20，插头20在装置内分出电机温度信号接入PLC模组3，电机风扇供电由三相交流电入口插口17其中一相接出，电机制动器供电由第一直流电源4接出；变桨电机三相动力线出线口21，变桨驱动器16通过三相动力线进行功率输出，并检测电机电流信号；

综合自动测试装置面板上分布五个微型断路器7、8、9、10、11进行各回路供电通断控制，分别对应第一直流电源4输出回路、第二直流电源5输出回路、汇总插头20中变桨电机风扇供电回路、变桨驱动器16控制回路、充电机1输入回路。

综合自动测试装置面板上还分别设有复位按钮12、故障显示灯13、维护开关14和急停按钮15；复位按钮12与PLC模组3连接，用于测试过程中出现故障时进行5秒钟故障复位，5s后故障消失将继续测试，否则保持故障状态；故障显示灯13与PLC模组3连接，在测试过程中遇到故障时显示红色，正常时显示灯熄灭；维护开关14通过与PLC模组3连接，拨动维护开关14时PLC模组3停止输出电机转向和速度控制指令；急停按钮15与变桨驱动器16供电回路连接，触发急停按钮后变桨驱动器16直接断电，停止驱动电机。

本发明的有益效果是：将变桨电机测试依靠三个变桨柜单独控制整合为一个变桨电机测试装置，内部件空间布局合理紧凑。在闭合面板上的微型断路器7、8、9、10、11后，通过操作面板上的复位按钮12、维护开关14和急停按钮15将涵盖变桨电机测试过程中的所有操作，简单方便。

附图说明

图1为风电变桨电机综合自动测试装置结构示意图；

图2为风电变桨电机综合自动测试装置背面装配结构图；

图3为风电变桨电机综合自动测试装置左侧面图；

图中，1为充电机，2为超级电容模组，3为PLC模组，4为第一直流电源，5第二直流电源，6为内部供电插座，7、8、9、10、11为微型断路器、12为复位按钮、13为故障显示灯、14为维护按钮、15为急停按钮、16为变桨驱动器、17为三相交流电入口插口，18为散热风扇，19为变桨电机的位置反馈信号、速度反馈信号接线汇总插口，20为变桨电机风扇供电、电机制动器供电和电机温度信号接线汇总插口，21为变桨电机三相动力线由出线口。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步详细介绍。

如图1所示为本申请公开的的风电变桨电机综合自动测试装置结构示意图，所述风电变桨电机综合自动测试装置，包括电机测试柜柜体和设置在柜体中的充电机1、超级电容模组2、PLC模组3、三个变桨电机驱动器16。电机测试柜正面和背面均设置有柜门。在电机测试柜下部安装充电机1和超级电容模组2，三相交流电源经过安装在柜体侧壁上的电缆插口17连接至充电机1的电源端，充电机1向超级电容模组2充电；在柜体内充电机1的上方竖直设置安装板，在安装板的正面安装PLC模组3，在PLC模组3的上侧依次安装第一直流电源4、第二直流电源5、内部供电插座6。

如附图2所示为风电变桨电机综合自动测试装置背面装配结构图，在安装板背面安装布置三个变桨电机驱动器16。

超级电容模组2两端分别与三个变桨电机驱动器16的电源端连接，PLC模组3上有三个CAN通讯接口，分别与三个变桨电机驱动器16上CAN通讯接口进行连接。

三相交流电源通过进线口17(参见附图3)进入装置内，连接充电机1输入端，充电机1对三相交流电进行整流输出直流75V电压并与超级电容模组2并联，超级电容模组2进行直流母线稳压，可提高瞬间输出功率。三个变桨驱动器3与充电机1输出端及超级电容模组2一同并联，在变桨驱动3所需功率低于充电机1所能提供功率时由充电机1提供电能，当变桨驱动3所需电能超过充电机1所能提范围时，由超级电容模组2一同补给电能。

在进线口17进入装置内的三相交流电源中取任意一相，在该相上接有第一直流电源4和第二直流电源5。第二直流电源5对单相交流电进行整流输出直流24V，最大输出电流3A，第二直流电源5只用于给PLC模组3供电，旨在防止其余直流24V设备对PLC模组产生电磁干扰。第一直流电源4对单相交流电进行整流输出直流24V，最大输出电流10A，第一直流电源4给装置内除PLC模组3外的其余24VDC设备供电。

在进线口17进入装置内的三相交流电源中取任意一相，在该相上接有内部供电插座6，用于装置外接工业PC等其它设备提供电源。

装置面板上分布五个微型断路器7、8、9、10、11进行各回路供电通断控制。微型断路器7串联在第一直流电源4的输出端正极上，断开微型断路器7装置内除PLC模组3外其余直流24V设备将失电，反之闭合将得电。微型断路器8串联在第二直流电源5的输出端正极上，断开微型断路器8装置内PLC模组3将失电，反之闭合将得电。微型断路器9串联在供电插头20中变桨电机风扇所在回路，断开微型断路器9被测电机风扇将停止运行，反之闭合将开始运行。微型断路器10串联在变桨驱动器16控制回路，断开微型断路器10变桨驱动器16控制回路断电，反之闭合控制回路带电。微型断路器11串联在充电机1入口三相供电回路，断开微型断路器11充电机1将断电，反之闭合将带电。

变桨驱动器16通过CAN通讯接口与PLC模组3进行信号传输，接收PLC模组3发出的电机转速和转向指令，将并联在变桨驱动器16上的超级电容模组2上的直流电逆变为与转速指令相同频率的三相电压，通过转向指令调整三相电压相位，以此达到PLC模组3所要求的转速和转向。

通过接线汇总插口19将被测电机编码器位置反馈格雷码信号传输到PLC模组3上，PLC模组3进行格雷码转换，换算为电机位置角度信号，该位置信号用于PLC模组3内控制指令计算的参考值。通过接线汇总插口19将被测电机编码器速度反馈增量信号传输到变桨驱动器16上，变桨驱动器16进行编码器增量信号采集，辨识电机实际旋转速度和转向，进行内部速度闭环算法控制，达到电机实际输出转速、转向与PLC模组经过CAN通讯下发给变桨驱动器16的转速、转向指令一致。通过接线汇总插口20，对电机进行风扇、制动器启动停止进行控制，并通过PLC模组3监测电机温度反馈信号。当电机温度信号大于40℃时，PLC模组3输出控制装置内继电器，闭合电机风扇供电回路，启动器电机风扇进行电机散热。当PLC模组3下发转速、转向指令至变桨驱动器时，变桨驱动器控制制动器回路闭合，制动器得电后内部刹车打开，达到旋转要求。

变桨驱动器16通过电机三相动力线出线口21输出逆变后的三相交流电压驱动电机，通过三相动力线给电机提供所需的功率输出，并在变桨驱动器内部设有电流互感器，实时检测输出电流信号。

如附图3所示为风电变桨电机综合自动测试装置左侧面图，所述综合自动测试装置还包括4台散热风扇18，分布在左右侧壁上部，两侧分别安装两台散热风扇，散热风扇18电源连接至三相交流电源中的任一相。风电变桨电机综合自动测试装置进行变桨电机测试时启动散热风扇18进行装置内部空气循环达到散热效果。

装置面板上操作复位按钮12进行PLC模组3内故障复位，PLC模组接收到复位指令后进行故障自检，如果没有故障将由CAN通讯接口下发控制指令到变桨驱动器16，由变桨驱动器16驱动变桨电机进行测试，如果接收复位指令后仍有故障存在，停止下发变桨电机测试指令，并在面板上故障显示灯13上显示红色，故障指示灯13直到故障被处理并复位后熄灭。在变桨电机测试过程中如要暂停电机测试进行其他相关操作可拨动维护开关14，拨动维护开关14后PLC模组处于待机状态，当拨回维护开关14后继续进行电机测试。如在测试过程中出现紧急情况需要停止电机旋转，可触发急停按钮15，触发后变桨驱动器16直接断电，电机立即停止，保证安全。

以上所述仅为用以解释本发明的较佳实施例，并非企图据以对本发明做任何形式上的限制，因此，凡有在相同的创作精神下所作有关本发明的任何修饰或变更，皆仍应包括在本发明意图保护的范畴。