2023風(fēng)力發(fā)電機(jī)組全功率試驗(yàn)系統(tǒng)技術(shù)方案

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組全功率試驗(yàn)系統(tǒng)技術(shù)方案1、建立全功率試驗(yàn)平臺(tái)的目的和意義風(fēng)力發(fā)電機(jī)組全功率試驗(yàn)平臺(tái)是指在地面上建立針對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行各種型式1.5MW額定功率輸出。在該試驗(yàn)平臺(tái)上可以對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的齒輪箱、發(fā)電機(jī)、變流器、控制系統(tǒng)等部件針對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組初期樣機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)技術(shù)和控制算法驗(yàn)證，促進(jìn)技術(shù)的消化吸收，避免設(shè)計(jì)缺陷；作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)進(jìn)行新機(jī)型開(kāi)發(fā)或新部件研發(fā)替代的性能測(cè)試試驗(yàn)；作為系統(tǒng)調(diào)試的平臺(tái)，可以進(jìn)行調(diào)試以及調(diào)試運(yùn)行人員的培訓(xùn)平臺(tái)；還可以進(jìn)行后期批量生產(chǎn)時(shí)的抽檢試驗(yàn)。建設(shè)全功率的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動(dòng)和控制技術(shù)試驗(yàn)平臺(tái)，提高風(fēng)電機(jī)組關(guān)鍵零部件的測(cè)試能力，掌握風(fēng)電機(jī)組的關(guān)鍵測(cè)試技術(shù)，是保證產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)；通過(guò)試驗(yàn)平臺(tái)上得到的數(shù)據(jù)，為優(yōu)化提高該風(fēng)電機(jī)組的性能將起到重要作用，對(duì)以后進(jìn)行新機(jī)型或新部件產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和替代提供必要的試驗(yàn)環(huán)境和手段。只有通過(guò)全功率試驗(yàn)平臺(tái)的測(cè)試，通過(guò)真實(shí)客觀的試驗(yàn)數(shù)據(jù)才能對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的性能進(jìn)行有效的檢驗(yàn)和客觀的評(píng)估。1.5MW5MW以下功率的其他類型發(fā)電機(jī)組。2、全功率試驗(yàn)平臺(tái)的組成風(fēng)力發(fā)電機(jī)組全功率試驗(yàn)平臺(tái)主要由以下幾個(gè)部分：主傳動(dòng)軸測(cè)試部件和功率試驗(yàn)部分、試驗(yàn)平臺(tái)配電部分、平臺(tái)基礎(chǔ)及固定部分、傳感器參數(shù)測(cè)量部分、控制臺(tái)和狀態(tài)顯示部分。功率平臺(tái)系統(tǒng)組成部分框圖如下圖1所示。圖1風(fēng)力發(fā)電機(jī)組全功率試驗(yàn)平臺(tái)系統(tǒng)組成框圖主傳動(dòng)軸測(cè)試部件和功率試驗(yàn)部分包括用來(lái)模擬風(fēng)輪特性的調(diào)速動(dòng)力裝置、減速箱、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組升速齒輪箱、雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)和風(fēng)電轉(zhuǎn)子勵(lì)磁變流器。利用調(diào)速動(dòng)力裝置產(chǎn)生原動(dòng)力拖動(dòng)齒輪箱和發(fā)電機(jī)，模擬風(fēng)力機(jī)的特性，拖動(dòng)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電，雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子側(cè)勵(lì)磁變流器控制輸出電流的頻率、幅值和相位來(lái)保證雙饋發(fā)電機(jī)的定子側(cè)所發(fā)電壓恒頻恒壓進(jìn)行并網(wǎng)發(fā)電。試驗(yàn)平臺(tái)配電部分為全功率試驗(yàn)平臺(tái)中的所有用電設(shè)備等提供所需電壓等級(jí)和功另外包括一些相應(yīng)所需的開(kāi)關(guān)控制元件。平臺(tái)基礎(chǔ)及固定部分是指安裝固定整個(gè)全功率試驗(yàn)平臺(tái)的鐵制底板和相應(yīng)的地基工程措施，在鐵制底板上應(yīng)帶有倒T字型槽用來(lái)固定試驗(yàn)平臺(tái)上的電機(jī)、齒輪箱等。傳感器參數(shù)測(cè)量部分包括配電部分、功率平臺(tái)和運(yùn)行設(shè)備中各個(gè)測(cè)試點(diǎn)的電流和電壓以及電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩等檢測(cè)量的測(cè)量傳感器及相關(guān)儀器設(shè)備（如示波器、電能質(zhì)量分析儀、萬(wàn)用表、兆歐表、振動(dòng)檢測(cè)儀、測(cè)溫儀等），通過(guò)這些傳感器和測(cè)量?jī)x器設(shè)備把被測(cè)量信息傳送到控制臺(tái)進(jìn)行狀態(tài)顯示?？刂婆_(tái)和狀態(tài)顯示部分用來(lái)控制整個(gè)試驗(yàn)平臺(tái)的工作過(guò)程，并對(duì)各部分的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)同時(shí)采集相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行性能分析。在該全功率試驗(yàn)平臺(tái)上通過(guò)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)、齒輪箱、變流器、控制系統(tǒng)進(jìn)行單個(gè)部件和設(shè)備之間整體的聯(lián)調(diào)試驗(yàn)，（除塔架、葉片外）完成對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)、制造、裝配質(zhì)量的檢驗(yàn)，同時(shí)在試驗(yàn)中考核整機(jī)控制、安全和保護(hù)性能，并在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)加以消除，以保障被測(cè)機(jī)組達(dá)到出廠質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，避免出現(xiàn)由于某些部件或設(shè)計(jì)技術(shù)的缺陷而造成的重大損失，還可以積累調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，減少現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)間和工作量。3、系統(tǒng)方案選擇1圖6永久性試驗(yàn)臺(tái)方案1系統(tǒng)圖6所示，可以進(jìn)行風(fēng)電機(jī)組的全功率和全工況運(yùn)行，可以對(duì)機(jī)組的全部技術(shù)1.5MW690伏為公共電網(wǎng)接入，只使用一臺(tái)變壓器，由于采用能量?jī)?nèi)循環(huán)，因此變T1隔離，對(duì)公共電網(wǎng)的諧波污染很低，能夠滿足IEC61800-3的要求。該方案需要添置一套拖動(dòng)系統(tǒng)，主要設(shè)備有：交流異步鼠籠式變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)一臺(tái)，交直交調(diào)速變頻器一臺(tái)，變壓器一臺(tái)，減速器一臺(tái)。2圖7永久性試驗(yàn)臺(tái)方案2系統(tǒng)圖由于拖動(dòng)調(diào)速變頻器一般采用通用調(diào)速變頻器，考慮到整個(gè)電機(jī)試驗(yàn)平臺(tái)的功率2MVA，功率很大，而通用調(diào)速變頻器的電網(wǎng)輸入端一般采用不有可能會(huì)在調(diào)速變頻器和風(fēng)電變頻器之間產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致風(fēng)電變頻器無(wú)法正常工作。76T1T2再加一個(gè)變壓器作為和公共電網(wǎng)的隔離。這種方案的優(yōu)點(diǎn)有：①是避免了兩臺(tái)變頻器之間的相互干擾；②對(duì)變流器的要求作為發(fā)電機(jī)并網(wǎng)端電網(wǎng)質(zhì)量較高，這樣可以方便通過(guò)測(cè)量真實(shí)的反映電機(jī)并網(wǎng)的電能質(zhì)量，如功率因數(shù)、諧波等，對(duì)變流器和發(fā)電機(jī)的特性進(jìn)行一個(gè)準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。主要缺點(diǎn)為：增加投資。由于增加了兩個(gè)變壓器，并且每個(gè)變壓器都需要按照全功率進(jìn)行選型，因此投資大大增加。3圖8永久性試驗(yàn)臺(tái)方案2系統(tǒng)圖87作在電動(dòng)狀態(tài)。這種方案的優(yōu)點(diǎn)有：采用兩個(gè)型號(hào)完全相同的電機(jī)，不必專門(mén)購(gòu)置拖動(dòng)電機(jī)和控制設(shè)備，系統(tǒng)成本大大減少，在三個(gè)方案中是最低的。主要缺點(diǎn)為：這是全新的技術(shù)，應(yīng)用不多，需要進(jìn)行更多的測(cè)試。方案的選擇首先方案三還在研發(fā)之中，其他兩套方案的主要分歧點(diǎn)在于雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)點(diǎn)是否和拖動(dòng)調(diào)速變頻器的輸入點(diǎn)為同一點(diǎn)。從上述兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)比較來(lái)講，方案二雖然投資較大，增加了兩個(gè)變壓器的投資，但是從技術(shù)的角度，采用方案二可以避免了兩臺(tái)變頻器之間的相互干擾，這樣更好的對(duì)發(fā)電機(jī)和變流器的并網(wǎng)電能質(zhì)量進(jìn)行測(cè)量和評(píng)估，故推薦使用方案二。圖9試驗(yàn)平臺(tái)方案原理框圖92的基礎(chǔ)上進(jìn)行了一些適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充，作為我們?cè)囼?yàn)平臺(tái)的方案。T1和T2T3功率補(bǔ)償單元，以補(bǔ)償試驗(yàn)平臺(tái)所消耗的電網(wǎng)無(wú)功功率，降低試驗(yàn)平臺(tái)的損耗和變壓T3出和雙饋發(fā)電機(jī)的輸入轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。4、試驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行的測(cè)試試驗(yàn)變流器和發(fā)電機(jī)測(cè)試試驗(yàn)通過(guò)電能質(zhì)量分析儀器檢測(cè)發(fā)電機(jī)定子和變流器并網(wǎng)的電壓電流各次諧波的規(guī)定和相關(guān)并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)監(jiān)測(cè)并網(wǎng)的有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、電壓頻率、電壓不平衡等，進(jìn)行電能質(zhì)量的評(píng)估。選電纜是否在滿功率發(fā)電時(shí)符合要求；另外一個(gè)可以采用實(shí)際電纜進(jìn)行長(zhǎng)線測(cè)試（90米左右，長(zhǎng)度和實(shí)際中從塔底到機(jī)艙的長(zhǎng)度相同），測(cè)試變流器輸出到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的電壓性能如du/dt等是否符合要求，是否會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)子的絕緣產(chǎn)生影響。檢驗(yàn)與風(fēng)力機(jī)主控的正常通訊并完成主控的控制任務(wù)。齒輪箱測(cè)試試驗(yàn)在全功率試驗(yàn)平臺(tái)上對(duì)齒輪箱和發(fā)電機(jī)進(jìn)行全功率測(cè)試。測(cè)試整個(gè)傳動(dòng)鏈在全功率情況下的工況，如測(cè)試齒輪箱的振動(dòng)、溫升、裝配、潤(rùn)滑等性能是否能夠符合相關(guān)的規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)。變槳系統(tǒng)和滑環(huán)測(cè)試試驗(yàn)7變槳電機(jī)的空載試驗(yàn)來(lái)對(duì)變槳系統(tǒng)進(jìn)行功能性驗(yàn)證。變槳系統(tǒng)的試驗(yàn)可以分為以下幾個(gè)方面：明確變槳系統(tǒng)的硬件接線，和主控系統(tǒng)的硬件接口、軟件協(xié)議。檢測(cè)變槳系統(tǒng)的部分重要信號(hào)，如碼盤(pán)速度位置信號(hào)等。數(shù)關(guān)系以及槳距角位置反饋。（額定風(fēng)速以下和額定風(fēng)速以上或額定轉(zhuǎn)速上下槳矩角的變化情況。進(jìn)行變槳系統(tǒng)急停按鈕和限位開(kāi)關(guān)的動(dòng)作測(cè)試。進(jìn)行模擬電網(wǎng)掉電時(shí)變槳系統(tǒng)的安全保護(hù)措施測(cè)試。偏航和解纜系統(tǒng)測(cè)試試驗(yàn)偏航系統(tǒng)的試驗(yàn)采用實(shí)際的偏航電機(jī)和減速齒輪箱，由主控系統(tǒng)控制來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。在試驗(yàn)中，可以由風(fēng)扇來(lái)模擬風(fēng)向的變化。由測(cè)風(fēng)儀測(cè)得風(fēng)向信號(hào)的變化，輸入到主控系統(tǒng)，由主控系統(tǒng)來(lái)控制偏航電機(jī)旋轉(zhuǎn)，跟隨風(fēng)向的變化。同時(shí)測(cè)試扭纜傳感器的信號(hào)。偏航系統(tǒng)的試驗(yàn)可以分為以下幾個(gè)方面：測(cè)試偏航系統(tǒng)和扭纜傳感器的反饋信號(hào)。CW和CCW。測(cè)試和液壓系統(tǒng)的配合，如偏航時(shí)，液壓剎車松閘，停止時(shí)，抱閘。測(cè)試扭纜和解纜方向的正確性。模擬偏航電機(jī)過(guò)載和扭纜等故障測(cè)試故障安全保護(hù)系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)測(cè)試試驗(yàn)液壓系統(tǒng)試驗(yàn)采用實(shí)際的液壓，和主控制器連接測(cè)試液壓系統(tǒng)。試驗(yàn)主要分為以下幾個(gè)方面：通過(guò)控制電磁閥進(jìn)行加壓測(cè)試和壓力傳感器的反饋測(cè)試。測(cè)試液壓系統(tǒng)溢流閥。測(cè)試液壓系統(tǒng)建壓頻率和瀉壓時(shí)間。測(cè)試掉電情況下液壓系統(tǒng)的狀態(tài)。整機(jī)控制系統(tǒng)和各子系統(tǒng)的聯(lián)合測(cè)試試驗(yàn)對(duì)本機(jī)控制系統(tǒng)每個(gè)通道進(jìn)行檢查。對(duì)本機(jī)控制系統(tǒng)的相關(guān)功能的子系統(tǒng)分別進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試，如：ü與變槳系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試，檢驗(yàn)相關(guān)功能，如通訊是否正常、滑環(huán)接觸是否/風(fēng)向傳感器接收風(fēng)向信號(hào)，改變風(fēng)向看偏航系統(tǒng)是否能夠正確對(duì)風(fēng)。ü檢驗(yàn)溫度控制系統(tǒng)工作是否正常。ü檢驗(yàn)液壓系統(tǒng)工作是否正常。ü檢驗(yàn)安全鏈?zhǔn)欠窆ぷ?/p>