大型风力发电机组工作性能试验装置及其试验方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种大型风力发电机组工作性能试验装置，特别涉及功率为兆瓦级的大型风力发电机组工作性能试验装置及其试验方法。
【背景技术】
[0002]风力发电机组的工作环境恶劣，要求风力发电机组具有高的工作可靠性。为了全面测试风力发电机组的工作性能，需要开展不同负载功率和不同工作转速下风力发电机组的工作性能试验。对于功率为兆瓦级的大型风力发电机组，要在室内开展不同负载功率和不同工作转速下风力发电机组的工作性能试验是一件困难的事情。困难之处在于:一方面，需要最大输出功率为兆瓦级的大功率加载器；另一方面，需要尽可能的减小试验过程中的能量消耗。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单紧凑、能量损耗小、试验结果精确可靠、无需额外研制大功率加载装置的大型风力发电机组工作性能试验装置；还提供一种该试验装置的试验方法。
[0004]为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为:
一种大型风力发电机组工作性能试验装置，包括变频器、电动机、陪试发电机、功率测试仪、控制器、电能变换器、齿轮箱和测试发电机，所述电动机与变频器电连接，电动机的输出端与齿轮箱的输入轴连接，所述陪试发电机和测试发电机的输出轴分别连接于齿轮箱输出轴的两端，测试发电机的电能输出端依次通过电能变换器、功率测试仪与陪试发电机电连接，所述控制器与功率测试仪和电能变换器相连。
[0005]作为上述技术方案的进一步改进:
所述陪试发电机、齿轮箱、测试发电机、电能变换器和功率测试仪之间构成一个功率封闭传递环，测试发电机的加载功率由陪试发电机的输出功率决定，测试发电机的工作转速通过变频器控制电动机的转速来实现，测试发电机与陪试发电机均为待测试风力发电机组中的发电机，区别在于测试发电机设置为发电模式，陪试发电机设置为电动模式，控制器根据试验需要可调节电能变换器的输出功率，电能变换器的输出功率决定了陪试发电机的输入功率，控制器通过读取功率测试仪的输出信号获取陪试发电机的输入功率，所述齿轮箱为一级等传动比齿轮箱，所述电动机的功率远小于所述测试发电机的功率。
[0006]作为一个总的构思，本发明还提供一种用上述试验装置测试大型风力发电机组工作性能的方法，包括如下步骤:
a启动电动机，电动机通过齿轮箱带动测试发电机和陪试发电机工作；b待整个试验装置的工作转速稳定后，控制器读取功率测试仪的输出信号，获取陪试发电机的输入功率；
c根据试验需要，通过控制器调节电能变换器的输出功率，从而改变陪试发电机的输出功率，进而改变测试发电机的加载功率，以完成不同加载功率下大型风力发电机组工作性能的试验；
d根据试验需要，通过变频器改变电动机的工作转速，从而改变测试发电机的工作转速，以完成不同工作转速下大型风力发电机组工作性能的试验。
[0007]与现有技术相比，本发明的优点在于:
本发明的大型风力发电机组工作性能试验装置，通过采用同功率、同型号、设置为电动工作模式的陪试发电机作为测试发电机的加载器，避免了研制大功率加载装置；通过在陪试发电机、齿轮箱、测试发电机、电能变换器和功率测试仪之间构建功率封闭传递环，减少了发电机组工作性能试验过程中的能量消耗；通过变频器控制电动机的转速，实现了测试发电机不同工作转速的模拟，具有结构简单紧凑、能量损耗小、试验结果精确可靠等优点。
【附图说明】
[0008]图1为本发明一实施例的结构示意图。
[0009]图2为本发明另一实施例的结构示意图。
[0010]图例说明:
1、变频器；2、电动机；3、陪试发电机；4、功率测试仪；5、控制器；6、电能变换器；7、齿轮箱；8、测试发电机。
【具体实施方式】
[0011]为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
[0012]如图1和图2所示(各图中，虚线表示电气连接，实线表示机械连接)，本发明的大型风力发电机组工作性能试验装置实施例，包括变频器1、三相异步电动机2、陪试发电机
3、功率测试仪4、控制器5、电能变换器6、齿轮箱7以及测试发电机8，电动机2与变频器I电连接，由变频器I控制电动机2的转速，电动机2的输出端与一级等传动比齿轮箱7的输入轴连接，齿轮箱7的输出轴具有两个端头，陪试发电机3和测试发电机8分别通过法兰或是联轴器固定连接于齿轮箱7输出轴的两端，测试发电机8的电能输出端依次通过电能变换器6、功率测试仪4与陪试发电机3电连接，控制器5与功率测试仪4和电能变换器6相连。
[0013]本实施例中，测试发电机8与陪试发电机3均为待测试的风力发电机组中的发电机，且同型号、同功率，但测试发电机8工作在发电模式，陪试发电机3工作在电动模式，避免了大功率加载装置的研制。
[0014]本实施例中，陪试发电机3、齿轮箱7、测试发电机8、电能变换器6和功率测试仪4之间构成一个功率封闭传递环，可减少工作性能试验过程中的能量消耗，因此本发明中电动机2的功率只需大于试验装置中因摩擦和润滑导致的损失功率，而远小于测试发电机8的功率。
[0015]本发明中，控制器5根据试验需要可调节电能变换器6的输出功率，电能变换器6的输出功率决定了陪试发电机3的输入功率，控制器5通过读取功率测试仪4的输出信号获取陪试发电机3的输入功率。测试发电机8的加载功率由陪试发电机3的输出功率决定，测试发电机8实际工作时的不同转速可通过变频器I控制电动机2的转速来实现，一级等传动比齿轮箱7保证了测试发动机8的转速与电动机2的转速相同。本发明结构简单，不需要研制大功率加载装置，有效减少了试验过程中的能量消耗，且试验结果精确可靠。
[0016]本实施例中，变频器I和电动机2既可以位于陪试发电机3的一侧，见图2所示；另一实施例中，也可以位于测试发电机8的一侧，见图1所示。
[0017]本实施例中，变频器I的输出功率为10KW，电动机2的输出功率为10KW，陪试发电机3的功率为2MW，功率测试仪4的量程为5MW，控制器5为工控计算机，电能变换器6的功率为5丽，测试发电机8的功率为2丽。
[0018]测试时，启动电动机2，电动机2通过齿轮箱7带动测试发电机8和陪试发电机3工作；待整个试验装置的工作转速稳定后，控制器5读取功率测试仪4的输出信号，获取陪试发电机3的输入功率；根据试验需要，通过控制器5调节电能变换器6的输出功率，从而改变陪试发电机3的输出功率，进而改变测试发电机8的加载功率，以完成不同加载功率下大型风力发电机组工作性能的试验；根据试验需要，通过变频器I改变电动机2的工作转速，从而改变测试发电机8的工作转速，以完成不同工作转速下大型风力发电机组工作性能的试验。
【主权项】
1.一种大型风力发电机组工作性能试验装置，其特征在于:包括变频器(1)、电动机(2)、陪试发电机(3)、功率测试仪(4)、控制器(5)、电能变换器(6)、齿轮箱(7)以及测试发电机(8 )，所述电动机(2 )与变频器(I)电连接，电动机(2 )的输出端与齿轮箱(7 )的输入轴连接，所述陪试发电机(3)和测试发电机(8)分别装设于齿轮箱(7)输出轴的两端，测试发电机(8)的电能输出端依次通过所述电能变换器(6)、功率测试仪(4)、与陪试发电机(3)电连接，所述控制器(5 )与功率测试仪(4 )和电能变换器(6 )相连。2.根据权利要求1所述的大型风力发电机组工作性能试验装置，其特征在于:所述陪试发电机(3)、齿轮箱(7)、测试发电机(8)、电能变换器(6)和功率测试仪(4)之间构成一个功率封闭传递环，测试发电机(8)的加载功率由陪试发电机(3)的输出功率决定。3.根据权利要求1所述的大型风力发电机组工作性能试验装置，其特征在于:所述测试发电机(8)的工作转速通过变频器(I)控制电动机(2)的转速来实现。4.根据权利要求1或2所述的大型风力发电机组工作性能试验装置，其特征在于:所述测试发电机(8)与陪试发电机(3)均为待测试风力发电机组中的发电机，区别在于测试发电机(8)设置为发电模式，陪试发电机(3)设置为电动模式。5.根据权利要求1所述的大型风力发电机组工作性能试验装置，其特征在于:所述控制器(5)根据试验需要调节电能变换器(6)的输出功率，电能变换器(6)的输出功率决定了陪试发电机(3)的输入功率，控制器(5)通过读取功率测试仪(4)的输出信号获取陪试发电机(3)的输入功率。6.根据权利要求1所述的大型风力发电机组工作性能试验装置，其特征在于:所述齿轮箱(7)为一级等传动比齿轮箱，所述电动机(2)的功率远小于所述测试发电机(8)的功率。7.一种用权利要求1-6任一项所述的试验装置测试大型风力发电机组工作性能的方法，包括如下步骤: a启动电动机(2 )，电动机(2 )通过齿轮箱(7 )带动测试发电机(8 )和陪试发电机(3 )工作； b待整个试验装置的工作转速稳定后，控制器(5)读取功率测试仪(4)的输出信号，获取陪试发电机(3)的输入功率； c根据试验需要，通过控制器(5)调节电能变换器(6)的输出功率，从而改变陪试发电机(3)的输出功率，进而改变测试发电机(8)的加载功率，以完成不同加载功率下大型风力发电机组工作性能的试验； d根据试验需要，通过变频器(I)改变电动机(2 )的工作转速，从而改变测试发电机(8 )的工作转速，以完成不同工作转速下大型风力发电机组工作性能的试验。
【专利摘要】本发明公开了一种大型风力发电机组工作性能试验装置及方法，装置包括变频器、电动机、陪试发电机、功率测试仪、控制器、电能变换器、齿轮箱及测试发电机，电动机与变频器电连接，且与齿轮箱输入轴连接，陪试发电机和测试发电机装设于齿轮箱输出轴两端，测试发电机的电能输出端通过电能变换器、功率测试仪与陪试发电机电连接，控制器与功率测试仪和电能变换器相连。测试发电机的工作转速由变频器控制电动机转速实现、加载功率由陪试发电机的输出功率决定。本方法通过变频器调节电动机的转速、通过控制器调节电能变换器的输出功率，实现测试发电机工作转速和输出功率的调节，具有能量损耗小、试验结果精确可靠、无需额外研制大功率加载装置等优点。
【IPC分类】G01M15/00
【公开号】CN104931265
【申请号】CN201510339996
【发明人】黄中华, 谢雅
【申请人】湖南工程学院
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年6月18日