风力发电机组偏航试验系统的制作方法

本实用新型总体说来涉及风力发电机组的仿真试验技术，更具体地讲，涉及一种风力发电机组偏航试验系统。

背景技术：

通常使用通过风力发电机组的部件搭建的风力发电机组偏航试验系统进行各种仿真试验。风力发电机组偏航试验系统通常包括机舱以及机舱内部的偏航系统，但是不包括发电机和机舱外部的叶轮等部件。这样的风力发电机组偏航试验系统的机舱的质量是固定的。当通过这样的风力发电机组偏航试验系统进行偏航试验时，由于被偏航系统驱动的机舱不包括叶轮等部件，因此这样的机舱不会受到由外力(例如，风力)产生且通过叶轮传递给机舱的负载，从而通过使用这样的风力发电机组偏航试验系统进行偏航试验而产生的结果与通过对包括发电机和叶轮等部件的机舱进行偏航而产生的结果之间存在差异。这样的差异将导致试验结果不准确。例如，难以通过实验结果准确分析偏航驱动电机、液压系统等对偏航操作的影响。

技术实现要素：

本实用新型的示例性实施例在于提供一种风力发电机组偏航试验系统，在风力发电机组偏航试验系统中增加向偏航轴承施加模拟负载的第一减速器和驱动所述第一减速器的伺服电机。施加的模拟负载可对应于实际架设的风力发电机组中的围绕经过风力发电机组的塔筒顶部中心的竖直方向的轴的转矩，从而可提高偏航试验的准确性。

根据本实用新型的示例性实施例，提供了一种风力发电机组偏航试验系统。所述风力发电机组偏航试验系统包括：支撑平台，与风力发电机组的偏航轴承的轴承内圈固定连接；第一减速器，安装在所述支撑平台上并通过所述第一减速器的输出端的齿部与所述偏航轴承的轴承外圈啮合，以向所述偏航轴承施加模拟负载；伺服电机，与所述第一减速器的输入端连接，以驱动所述第一减速器施加所述模拟负载；第二减速器，安装在所述支撑平台上，并且所述第二减速器的输出端与所述偏航轴承的轴承外圈连接；偏航驱动电机，与所述第二减速器的输入端连接，以驱动所述第二减速器；以及控制设备，分别与所述伺服电机和所述偏航驱动电机电连接，以控制所述伺服电机和所述偏航驱动电机。

可选地，所述风力发电机组偏航试验系统还包括：第一转矩转速传感器，与所述伺服电机和/或所述第一减速器连接，以感测所述伺服电机向所述第一减速器输出的转矩和/或转速，其中，所述控制设备还与所述第一转矩转速传感器电连接。

可选地，所述风力发电机组偏航试验系统还包括：液压系统和制动系统，其中，所述制动系统包括制动器和与所述偏航轴承的轴承外圈配合的刹车盘，其中，所述液压系统与所述制动器连接以向所述制动器施加液压，所述制动器利用所述液压压紧所述刹车盘，其中，所述控制设备还与所述液压系统电连接。

可选地，所述风力发电机组偏航试验系统还包括：第二转矩转速传感器，与所述第二减速器和/或所述偏航驱动电机连接，以感测所述偏航驱动电机向所述第二减速器输出的转矩和/或转速，其中，所述控制设备还与所述第二转矩转速传感器电连接。

可选地，所述风力发电机组偏航试验系统还包括：与所述偏航轴承连接的润滑系统；与所述控制设备电连接的机舱位置传感器；以及支撑刹车盘的支撑架。

本实用新型的示例性实施例中的伺服电机可以是既能正转又能反转的伺服电机；本实用新型的示例性实施例中的第一减速器可以是随着伺服电机的正转或反转施加对应的模拟负载的减速器。

在本实用新型的示例性实施例中，第一减速器可向偏航轴承施加适当的模拟负载，以模拟叶轮等部件受到的外力(例如，风力)，从而使风力发电机组偏航试验系统在更加真实的试验环境下进行试验，使试验结果更加准确，更具有参考价值。本实用新型的示例性实施例的风力发电机组偏航试验系统可被称作用于偏航系统的半物理仿真平台。可通过转矩和/或转速可控的伺服电机来驱动减速器(例如，第一减速器)，从而可更准确地提供期望的模拟负载。施加的模拟负载对应于围绕经过风力发电机组的塔筒顶部中心的竖直方向的轴的转矩，该转矩可由偏航系统控制器模型实时输出。施加这样的模拟负载可使风力发电机组偏航试验系统的运行状况更加接近风力发电机组的真实运行状况。利用这样的风力发电机组偏航试验系统可更真实地模拟偏航系统的功能特性，并可在此基础上研发偏航控制系统。

将在接下来的描述中部分阐述本实用新型总体构思另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本实用新型总体构思的实施而得知。

附图说明

通过下面结合示例性地示出实施例的附图进行的描述，本实用新型示例性实施例的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1示出根据本实用新型的第一示例性实施例的风力发电机组偏航试验系统的示意图；

图2示出根据本实用新型的第二示例性实施例的风力发电机组偏航试验系统的示意图；

图3示出根据本实用新型的第三示例性实施例的风力发电机组偏航试验系统的示意图；

图4示出根据本实用新型的第四示例性实施例的风力发电机组偏航试验系统的示意图；

图5示出根据本实用新型的第五示例性实施例的风力发电机组偏航试验系统的示意图。

具体实施方式

现将详细参照本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中，相同的标号始终指的是相同的部件。以下将通过参照附图来说明所述实施例，以便解释本实用新型。

图1示出根据本实用新型的第一示例性实施例的风力发电机组偏航试验系统的示意图。如图1中所示，风力发电机组偏航试验系统可包括：支撑平台101，与风力发电机组的偏航轴承102的轴承内圈106固定连接；第一减速器103，安装在支撑平台101上并通过第一减速器103的输出端的齿部(未示出)与偏航轴承102的轴承外圈107啮合，以向偏航轴承102施加模拟负载；伺服电机104，与第一减速器103的输入端连接，以驱动第一减速器103施加模拟负载；第二减速器111，安装在支撑平台101上，并且第二减速器111的输出端与偏航轴承102的轴承外圈107连接；偏航驱动电机112，与第二减速器111的输入端连接，以驱动第二减速器111；以及控制设备114，与支撑平台101固定连接，且分别与伺服电机104和偏航驱动电机112电连接，以控制伺服电机104和偏航驱动电机112。

图2示出根据本实用新型的第二示例性实施例的风力发电机组偏航试验系统的示意图。如图2中所示，除了包括图1所示各个部件之外，风力发电机组偏航试验系统还可包括：第一转矩转速传感器105，与伺服电机104和第一减速器103连接，以感测伺服电机104向第一减速器103输出的转矩和/或转速，其中，控制设备114还与第一转矩转速传感器105电连接。

图3示出根据本实用新型的第三示例性实施例的风力发电机组偏航试验系统的示意图。如图3中所示，除了包括图1所示各个部件之外，风力发电机组偏航试验系统还可包括：第二转矩转速传感器113，与第二减速器111和偏航驱动电机112连接，以感测偏航驱动电机112向第二减速器111输出的转矩和/或转速，其中，控制设备114还与第二转矩转速传感器113电连接。

图4示出根据本实用新型的第四示例性实施例的风力发电机组偏航试验系统的示意图。如图4中所示，除了包括图1所示各个部件之外，风力发电机组偏航试验系统还可包括：液压系统110和制动系统，其中，制动系统包括与支撑平台101固定连接的制动器108和与偏航轴承102的轴承外圈107配合的刹车盘109，其中，液压系统110与制动器108连接以向制动器108施加液压，制动器108利用液压压紧刹车盘109，其中，所述控制设备还与所述液压系统电连接。

图5示出根据本实用新型的第五示例性实施例的风力发电机组偏航试验系统的示意图。如图5中所示，除了包括图1所示各个部件之外，风力发电机组偏航试验系统还可包括：图2所示的第一转矩转速传感器105、图3所示的第二转矩转速传感器113、图4所示的液压系统110和制动系统、与偏航轴承102连接的润滑系统115、与控制设备114电连接的机舱位置传感器116、以及支撑刹车盘109的支撑架117。

作为替代，第一转矩转速传感器105可单独连接到伺服电机104或第一减速器103，这样设置的第一转矩转速传感器105也可感测所述伺服电机104向第一减速器103输出的转矩和/或转速。

作为替代，第二转矩转速传感器113可单独连接到第二减速器111或偏航驱动电机112，这样设置的第二转矩转速传感器113也可感测偏航驱动电机112向第二减速器111输出的转矩和/或转速。

以上示例性实施例描述了风力发电机组偏航试验系统，但不用于限制本实用新型。在不脱离本实用新型的构思的情况下，本领域技术人员可对上述实施例进行组合，或者去除或添加至少一个部件，经过组合的实施例以及添加或去除部分部件的实施例也将落入本实用新型的保护范围之内。

以上示例性实施例描述的风力发电机组偏航试验系统可模拟真实风力发电机组中施加到偏航轴承的负载，还可模拟偏航操作、制动操作等。控制设备可控制施加模拟负载的操作、偏航操作、制动操作等。可通过转矩转速传感器感测到的数据来监控施加模拟负载的操作和偏航操作的执行情况。控制设备可被实现为运行各种模型(例如，运行偏航系统控制器模型)的控制器。偏航系统控制器模型可模拟并输出真实风力发电机组的施加到机舱的转矩，例如，围绕经过风力发电机组的塔筒顶部中心的竖直方向的轴的转矩。另外，也可通过变频器等电气模块控制伺服电机104和/或偏航驱动电机112。

在本实用新型中，伺服电机104可将相应的转矩传输给第一减速器103，通过第一减速器103将转矩传递给偏航轴承，以实现模拟负载的加载；控制设备114可根据偏航系统控制模型输出的偏航启动或停止命令来控制偏航驱动电机112的启停。

除了以上描述的部件之外，本实用新型的风力发电机组偏航试验系统还可包括机舱、机舱内的其他部件等，在此不再赘述。

本实用新型的示例性实施例中的伺服电机可以是既能正转又能反转的伺服电机；本实用新型的示例性实施例中的第一减速器可以是随着伺服电机的正转或反转施加对应的模拟负载的减速器。

在本实用新型的示例性实施例中，第一减速器103可向偏航轴承102施加适当的模拟负载，以模拟叶轮等部件受到的外力(例如，风力)，从而使风力发电机组偏航试验系统在更加真实的试验环境下进行试验，使试验结果更加准确，更具有参考价值。本实用新型的示例性实施例的风力发电机组偏航试验系统可被称作半物理仿真平台。可通过转矩和/或转速可控的伺服电机(例如，伺服电机104)来驱动减速器(例如，第一减速器103)，从而可更准确地提供期望的模拟负载。施加的模拟负载对应于围绕经过风力发电机组的塔筒顶部中心的竖直方向的轴的转矩(可被称作塔顶中心力矩Mz)，该转矩可由偏航系统控制器模型实时输出。施加这样的模拟负载可使风力发电机组偏航试验系统的运行状况更加接近风力发电机组的真实运行状况。

采用本实用新型的实施例的风力发电机组偏航试验系统，还可对偏航速度、系统响应、关键位置、加速度等指标进行监测，还可通过发电效率、能耗和/或疲劳值等指标来比较不同的控制参数和/或控制方法在特定风况下的优劣。

以上描述了本实用新型的各示例性实施例，应理解，上述描述仅是示例性的，并非穷尽性的，本实用新型不限于所披露的各示例性实施例。在不偏离本实用新型的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说，许多修改和变更都是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的范围为准。