检验风力发电机组发电机转速测量模块的测试装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了检验风力发电机组发电机转速测量模块的测试装置，包括主MCU以及与主MCU连接的电源模块、指令输入模块、显示模块、输出脉冲信号的第一输出电路、接收并转换模拟信号的第一检测电路。进一步地，还可以设置输出正弦波冲信号的第二输出电路、接收脉冲信号的第二检测电路。本实用新型能够对转速测量模块进行有效测试，帮助分析发电机转速模块的故障，辅助人工校正，提高机组的控制精度，从而优化机组的功率曲线及发电量。
【专利说明】检验风力发电机组发电机转速测量模块的测试装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及风电【技术领域】，特别是涉及检验风力发电机组发电机转速测量模块的测试装置。
【背景技术】
[0002]目前，我国已安装使用的风力发电机组的数量已相当可观。在处理机组功率曲线的过程中，因机组功率测量模块误差导致机组功率曲线不良及发电量问题的案例也频频出现。在水冷变流器配置的机组中Gspeed模块与真实转速每偏差0.1rpm,机组的发电功率将受到1kW左右的影响；在风冷变流配置的机组中Gspeed模块与真实转速每偏差0.1rpm,机组的发电功率将受到15kW左右的影响。由于转速模块由分立的模拟电子元器件构成，随着使用时间的延长及温度的影响，电路中的电容元件特性发生变化，转速测量会出现误差。如金风GW1500机组中的Gspeed模块和OverSpeed模块随着使用时间的延长及温度的影响都会出现转速测量误差。为了提高机组的发电能力和控制精确度，Gspeed模块需要定期进行校验。同时为了测试机组的过速保护性能，OverSpeed模块也需要进行定期校验检查。因此，创设检验风力发电机组发电机转速测量模块的测试装置，实属当前重要研发课题之
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实用新型内容
[0003]本实用新型的目的是提供检验风力发电机组发电机转速测量模块的测试装置，使其能够对转速测量模块进行有效测试，帮助分析发电机转速模块的故障，辅助人工校正过程，提高机组的控制精度，从而优化机组的功率曲线及发电量，达到对机组的优化目的。
[0004]为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0005]风电机组发电机转速测量模块的测试装置，包括主MCU以及与主MCU连接的电源模块、指令输入模块、显示模块、输出脉冲信号的第一输出电路、接收并转换模拟信号的第一检测电路。
[0006]进一步地，还包括与主MCU连接的输出正弦波信号的第二输出电路。
[0007]进一步地，还包括与主MCU连接的接收脉冲信号的第二检测电路。
[0008]进一步地，所述第二输出电路包括与主MCU连接并产生正弦波信号的从MCU和数模转换器。
[0009]进一步地，所述主MCU根据指令输入模块的指令直接输出脉冲信号给第一输出电路。
[0010]进一步地，所述第一检测电路上设有模数转换器。
[0011]进一步地，所述模数转换器为单通道模数转换器，所述单通道模数转换器的输入端通过三位拨动开关连接两条信号接收线路。
[0012]进一步地，所述主MCU还连接或集成有过压指示电路，用于显示所述模数转换器的输入信号是否过压。
[0013]由于采用上述技术方案，本实用新型至少具有以下优点:
[0014](I)本实用新型通过第一输出电路和第一检测电路可以对Gspeed和OverSpeed转速测量模块进行测试，通过第二输出电路和第二检测电路可以对Gpulse转速测量模块进行测试，通过第二输出电路和第一检测电路可以对Gpulse转速测量模块和Gspeed转速测量模块的联合模块进行测试，从而判断各转速测量模块的状态，帮助分析发电机转速模块的故障，辅助进行人工校正，提高机组的控制精度，从而优化机组的功率曲线，提高机组的发电量，达到对机组的优化目的。
[0015](2)为降低备件消耗成本、物流成本，需要现场具备机组转速模块维修、基本功能测试能力。本实用新型的测试装置可以通过上述设置实现对Gpulse、Gspeed和OverSpeed三种转速测量模块单独进行测试，也可对Gpulse模块与Gspeed模块进行联合测试，通过测试结果帮助分析三种转速模块的故障情况。
[0016](3)通过电路测试OverSpeed模块过速设定值的准确性，可检查机组过速安全保护功能，帮助确定机组的安全链的功能可靠性。
[0017](4)本实用新型具有电路简单，费用低，操作容易等优点，将相关电路印制到电路板上并与部件进一步集成，可以获得小巧实用、便于携带的产品，有利于现场机组的维护使用，提高检测及修理的效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]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。
[0019]图1是本实用新型的检验风力发电机组发电机转速测量模块的测试装置结构示意图。
[0020]图2是本测试装置在OverSpeed模块测试模式下与被测试模块连接示意图。
[0021]图3是当OverSpeed模块输出两路转速信号时本测试装置与被测试模块连接示意图。
[0022]图4是本测试装置在GSpeed模块测试模式下与被测试模块连接示意图。
[0023]图5是本测试装置在Gpulse模块测试模式下与被测试模块连接示意图。
[0024]图6是本测试装置在Gspeed+Gpulse模块联合测试模式下与被测试模块连接示意图。
[0025]图7是三位拨动开关的连接示意图。
【具体实施方式】
[0026]本实用新型的检验风力发电机组发电机转速测量模块的测试装置，包括主MCU以及与主MCU连接的电源模块、指令输入模块、显示模块、输出脉冲信号的第一输出电路、接收并转换模拟信号的第一检测电路。此外，还可以进一步设置与主MCU连接的输出正弦波信号的第二输出电路以及接收脉冲信号的第二检测电路。
[0027]作为优选的实施例，本实用新型的测试装置包括上述第一输出电路、第二输出电路、第一检测电路、第二检测电路。其中，输出电路的输出端用于连接所述发电机转速测量模块的输入端，将测试信号传输给所述发电机转速测量模块；检测电路的输入端用于连接所述发电机转速测量模块的输出端，将所述发电机转速测量模块的反馈信号传输给所述主MCU。进一步地，在输出电路的输出端和检测电路的输入端可以设置连接端口。
[0028]通过上述设置，测试装置可以单独检验风力发电机组发电机转速测量模块中的OverSpeed模块、Gspeed模块、Gpulse模块，也可以对Gpulse模块与Gspeed模块连接组成的联合模块进行联合测试。其中，通过第一输出电路和第一检测电路可以对Gspeed和OverSpeed转速测量模块单独进行测试，通过第二输出电路和第二检测电路可以对Gpulse转速测量模块进行测试，通过第二输出电路和第一检测电路可以对Gpulse转速测量模块和Gspeed转速测量模块的联合模块进行测试，从而判断各转速测量模块的状态，帮助分析发电机转速模块的故障，辅助进行人工校正。
[0029]针对上述四种测试形式，本实用新型的检验风力发电机组发电机转速测量模块的测试装置可实现四种测试模式，分别是:1、Over Speed模块测试模式；2、Gspeed模块测试模式；3、Gpulse模块测试模式；4、Gspeed+Gpulse模块联合测试模式。这四种模式均通过如图1所示的电路实现输出和检测功能。
[0030]请参阅图1所示，所述输出电路包括用于输出方波信号的第一输出电路和用于输出正弦波信号的第二输出电路，所述第一、第二输出电路的输出端分别设有用于连接所述发电机转速测量模块输入端的第一、第二输出接口 ；所述检测电路包括用于检测模拟信号的第一检测电路和用于检测脉冲信号的第二检测电路，所述第一、第二检测电路的输入端分别设有用于连接所述发电机转速测量模块输出端的第一、第二输入接口。
[0031]主MCU根据指令输入模块的指令直接输出脉冲信号给第一输出电路。第二输出电路包括与主MCU连接的从MCU和与从MCU连接的数模转换器，从MCU及数模转换器用来产生正弦波信号。
[0032]第一检测电路上设有模数转换器，模数转换器与第一输入接口之间还设有保护电路。所述模数转换器设置采用单通道模数转换器，所述单通道模数转换器只有I个单通道的模拟量信号采集转换芯片，所以一次只能测试I路输入信号，对于可输出两路转速信号的过速模块，反馈信号为双路输出，此时，可在与模数转换器的输入端增设三位拨动开关，请参阅图7所示，所述单通道模数转换器的输入端通过三位拨动开关连接两条信号接收线路。当拨动开关的拨动杆在中间位置时，开关触点不与两路信号中任何一路信号联通；当拨动开关的拨动杆被拨动到任何一侧时，开关触点与两路信号中的一路信号联通。通过三位拨动开关予以选择对两路信号通道分别进行检测。对于可输出两路转速信号的过速模块，也可以通过采用双通道模数转换器解决上述问题，直接将对应接口互相连接即可，而无需增设拨动开关。
[0033]并且，由于模数转换器的最大输入电压有限制，如本实施例中A/D芯片最大输入电压为5V，所以信号输入通道的电压不能超过1V(分压电位器分压二分之一)。主MCU上还连接有过压指示电路，用作信号通道电压信号过压指示。过压指示采用电压比较电路LM393，并通过电位器设置成8V,当信号通道电压高于8V时，设置示意信号灯点亮，表示信号通道输入电压超过8V。针对上述反馈信号为双路输出的，可对应设置两个信号灯，分别用于显示两个信号通道的输入情况。当信号通道没有接线时，信号通道电压信号过压指示两个都被点亮，此时不代表输入信号过电压。
[0034]请配合参阅图2、3所示，在Over Speed模块的测试模式下，用于输出给OverSpeed模块的测试转速信号设置如下四种:测试转速一输出转速Srpm转速脉冲；测试转速二输出转速1rpm转速脉冲；测试转速三输出转速16rpm转速脉冲；测试转速四输出转速20rpm转速脉冲。在这种模式下，电路通过主单片机(MCU)产生固定频率的方波信号，最终通过光电隔离电路输出24伏方波脉冲信号。图3是当Over Speed模块输出两路转速信号时本测试装置与被测试模块连接示意图。Over Speed模块反馈回模拟信号给第一检测电路。
[0035]此外，对于Over Speed模块，本实用新型的测试装置还可以用在风力发电机组中以测试机组过速模块Over Speed的安全链过速保护功能。具体而言，将第一输出电路的输出接口与Over Speed模块的输入端连接，Over Speed模块的输出端保持在风电机组安全链中的连接关系。启动测试装置，观察风力发电机组反馈的机组状态。如设置第一输出电路按25Hz输出脉冲信号，如果将此信号直接接入给Over Speed模块，Over Speed模块输出对应的转速信号，如果过速，则安全链断开，机组受保护。
[0036]请配合参阅图4所示，在GSpeed模块的测试模式下，用于输出给GSpeed模块的测试转速信号设置如下四种:测试转速一输出转速8.333rpm转速脉冲；测试转速二输出转速13.332rpm转速脉冲；测试转速三输出转速16.667rpm转速脉冲；测试转速四输出转速20.833rpm转速脉冲。在这种模式下，电路通过主单片机(MCU)送出固定频率的方波信号，最终通过光电隔离电路输出24伏方波脉冲信号。GSpeed模块反馈回模拟信号给第一检测电路。
[0037]请配合参阅图5所示，在Gpulse模块的测试模式下，从单片机(MCU)将交流固定频率信号送给D/A芯片，送出1Hz正弦波信号，再通过转换电路输出固定的三相1Hz的正弦交流信号。此信号输出给Gpulse模块。第二检测电路接收Gpulse模块送出的24伏方波脉冲信号。如果I秒钟接收的脉冲信号个数不等于60，那么说明Gpulse模块存在问题需要进行进一步的检查和修理。
[0038]请配合图6所示，当使用Gspeed+Gpulse模块联合测试模式时，检测对象为Gspeed与Gpulse的联合模块。首先将Gspeed模块和Gpulse模块按照风电机组图纸中的连接方式进行连接。在Gspeed+Gpulse模块联合测试模式下，测试装置的第二输出电路输出固定的三相1Hz的正弦交流信号给Gpulse模块，同时测试装置通过第一检测电路采集Gspeed模块输出的转速电压模拟信号，模拟信号经模数转换后传递给主MCU。
[0039]上述四种测试模式中，所述的测试转速可以根据需要设置为不同的转速，也可以进一步设置更多个测试转速，如此可获得更多的测试数据，从而更准确地反应测试模块反馈转速的线性情况。
[0040]所述测试装置上设置有与所述主MCU连接的操作键和液晶显示屏，用于实现指令输入和显示。设置操作键用于选择测试模式以及测试转速，液晶显示屏可以显示当前的测试模式、测试状态以及测试结果。
[0041]作为一种具体的实施例:设置转速模块选择开关，设定当转速模块选择开关扳至右侧时，液晶屏显示Over Speed，表示测试模块要使用Over Speed模块；当转速模块选择开关扳至左侧时，液晶屏显示GSpeed，表示测试模块要使用GSpeed模块；当转速模块选择开关在中间位置时，代表没有选择任何测试模块，液晶屏显示测试装置的软件版本代码:SpeedTestModuleV3.0，显示此信息时测试装置等待操作人员的进一步的操作。当用于测试风机过速模块的安全链过速保护功能时，设置转速模块选择开关在中间位置时，按下测试开始键，液晶显示Over Speed Test 25rpm，此时测试电路按25Hz输出脉冲信号，将此信号直接接入给Over Speed模块，过速模块输出对应转速信号，机组安全链给出反馈。
[0042]本实用新型的测试装置具有电路简单，费用低，操作容易等优点，将相关电路印制到电路板上并与相关部件进一步集成，可以获得小巧实用、便于携带的产品，有利于现场机组的维护使用，提高检测及修理的效率。
[0043]测试装置使用时，可使用24VDC电源为测试装置和被测模块供电。按照待测量模块的形式，按照对应的输出和输入接口与被测量的转速模块连接。以下按照测试对象作分别说明:
[0044]1、Over Speed模块的测试和调节:
[0045]连接好线路和电源，给测试装置供电，拨动测试装置的转速模块选择开关，选择Over Speed模块模式，接下来给Over Speed模块供电。测试装置与Over Speed模块的连接如图2所示。如果Over Speed模块电源灯正常，查看信号通道电压信号过压指示或使用万用表检查Over Speed模块反馈输出的电压是否正常。电压正常的情况下，按下测试转速一选择键(转速8rpm)，，接下来按下测试装置开始键，测试装置输出接口 I送出转速脉冲信号。Over Speed模块接收到信号后开始进行工作输出电压信号，测试装置的输入接口 I接收Over Speed模块送出的电压信号，此时液晶屏上的测量转速读数开始变化并升高，待测量转速显示稳定后比较设定转速和测量转速值的差距。如果转速差值大于0.1rpm，那么则需要人工使用端子起对Over Speed转速模块的转速调节电位器进行调节和校正。
[0046]Over Speed模块的校准转速调节误差要求降低到0.1rpm以下，然后依次按下测试转速二选择键、测试转速三选择键、测试转速四选择键，并依次检查设定转速与测试转速的偏差值，如果转速偏差值超过0.1rpm时，都要人工调节转速模块的电位器。另一信号通道的测试及调整也如上。当设定转速大于15rpm时，注意测量Over Speed模块中的两个过速继电器的触点是否分断。
[0047]对于Over Speed模块反馈输出的叶轮转速I或叶轮转速2两个信号的情况，如果采用上述单通道模数转换器以及三位拨动开关的检测电路，需要首先拨动信号通道选择开关，选择测量Over Speed模块反馈输出的叶轮转速I或叶轮转速2两个信号通道中的一个通道输出的电压信号，再按照上述步骤进行测量，测量结束后再拨动选择开关用以测试另外一个信号通道。
[0048]2、GSpeed模块的测试和调节:
[0049]连接好线路和电源，给测试装置供电，拨动测试装置的转速模块选择开关，选择GSpeed模块模式，接下来给GSpeed模块供电。测试装置与GSpeed模块的连接如图3所示。如果GSpeed模块电源灯正常，使用万用表检查GSpeed模块输出的转速3的电压是否正常(或查看信号通道电压信号过压指示)。电压正常的情况下，按下测试转速一选择键(转速8.333rpm)，测试仪拨动信号通道选择开关选择信号通道，接下来按下测试装置开始键，测试装置输出接口 I送出转速脉冲。GSpeed模块接收到信号后开始进行工作输出电压信号，测试装置的输入接口 I接收GSpeed模块送出的电压信号，此时液晶屏上的测量转速读数开始变化并升高，待测量转速显示稳定后比较设定转速和测量转速值的差距。如果转速差值大于0.05rpm，那么则需要人工使用端子起对GSpeed转速模块的转速调节电位器进行调节。GSpeed模块的校准转速调节误差要求降低到0.05rpm以下，然后依次按下测试转速二选择键、测试转速三选择键、测试转速四选择键，并依次检查设定转速与测试转速的偏差值，如果转速偏差值超过0.05rpm时，都要人工调节转速模块的电位器，力求每个设定转速下模块输出偏差都小于0.05rpmo由于转速模块输出可能存在一定的非线性，所以要保证GSpeed模块在13.332rpm和16.667rpm转速设定下实际转速偏差小于0.025rpm。
[0050]3、Gpulse模块的测试:
[0051]连接好线路和电源，给测试装置供电，拨动测试装置的转速模块选择开关，选择Gpulse模块模式，接下来给Gpulse模块供电。测试装置与Gpulse模块的连接如图4所示。按下测试装置开始键，测试电路系统输出接口 2送出1Hz三相正弦波信号。Gpulse模块接收到信号后开始进行工作输出24伏脉冲信号，测试装置的输入接口 2接收Gpulse模块送出的脉冲信号，此时液晶屏上的测量脉冲读数开始变化并升高，待测量脉冲显示稳定后比较设定脉冲^OHz)和测量脉冲值的差距。差值如果超过I个脉冲，则说明Gpulse模块存在问题需要进一步人工检测维修。
[0052]4、Gspeed+Gpulse 模块联合测试:
[0053]连接好线路和电源，给测试装置供电，拨动测试装置的转速模块选择开关，选择Gspeed+Gpulse模块联合测试模式，接下来给Gspeed和Gpulse模块供电。测试装置与Gspeed和Gpulse模块的连接如图5所示。按下测试装置开始键，测试电路系统输出接口 2送出1Hz三相正弦波信号。Gpulse模块接收到信号后开始进行工作输出24伏脉冲信号，GSpeed模块接收到信号后开始进行工作输出电压信号，测试装置的输入接口 I接收GSpeed模块送出的电压信号，此时液晶屏上的测量转速读数开始变化并升高，待测量转速显示稳定后比较设定转速和测量试转速值的差距。差值如果超过0.lrpm，则说明Gpulse模块存在问题需要进一步人工检测维修。
[0054]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。
【权利要求】
1.检验风力发电机组发电机转速测量模块的测试装置，其特征在于，包括主MCU以及与主MCU连接的电源模块、指令输入模块、显示模块、输出脉冲信号的第一输出电路、接收并转换模拟信号的第一检测电路。
2.根据权利要求1所述的检验风力发电机组发电机转速测量模块的测试装置，其特征在于，还包括与主MCU连接的输出正弦波信号的第二输出电路。
3.根据权利要求2所述的检验风力发电机组发电机转速测量模块的测试装置，其特征在于，还包括与主MCU连接的接收脉冲信号的第二检测电路。
4.根据权利要求3所述的检验风力发电机组发电机转速测量模块的测试装置，其特征在于，所述第二输出电路包括与主MCU连接并产生正弦波信号的从MCU和数模转换器。
5.根据权利要求3所述的检验风力发电机组发电机转速测量模块的测试装置，其特征在于，所述主MCU根据指令输入模块的指令直接输出脉冲信号给第一输出电路。
6.根据权利要求3所述的检验风力发电机组发电机转速测量模块的测试装置，其特征在于，所述第一检测电路上设有模数转换器。
7.根据权利要求6所述的检验风力发电机组发电机转速测量模块的测试装置，其特征在于，所述模数转换器为单通道模数转换器，所述单通道模数转换器的输入端通过三位拨动开关连接两条信号接收线路。
8.根据权利要求6所述的检验风力发电机组发电机转速测量模块的测试装置，其特征在于，所述主MCU还连接或集成有过压指示电路，用于显示所述模数转换器的输入信号是否过压。
【文档编号】G01P21/02GK204241505SQ201420702271
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月20日 优先权日:2014年11月20日
【发明者】孙伟 申请人:北京天源科创风电技术有限责任公司