本實(shí)用新型涉及變速恒頻雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體指一種兆瓦級(jí)風(fēng)電機(jī)組試驗(yàn)平臺(tái)。

背景技術(shù)：

電機(jī)行業(yè)經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)探索與研究，借鑒國(guó)外風(fēng)電機(jī)型的發(fā)展趨勢(shì)，自主研發(fā)出了變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)型。該機(jī)型的主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下方面：首先，機(jī)組調(diào)速范圍明顯變寬，工作轉(zhuǎn)速大約在0.5～1.5倍標(biāo)稱轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，從而提高風(fēng)機(jī)的風(fēng)能可利用率。其次，利用矢量控制技術(shù)，通過(guò)磁場(chǎng)矢量定向控制使發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)技術(shù)更加成熟，并網(wǎng)沖擊相對(duì)較小。另外，利用矢量變換控制技術(shù)對(duì)交流電機(jī)的d-q軸磁場(chǎng)矢量解耦，分別控制d軸與q軸磁場(chǎng)矢量使交流電機(jī)的有功及無(wú)功控制更加簡(jiǎn)潔方便，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)及無(wú)功控制更加精準(zhǔn)，目前大多數(shù)的雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)型的功率因數(shù)都可在±0.95范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。這些諸多的優(yōu)點(diǎn)使變速恒頻雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組得以迅速推廣，成為風(fēng)電行業(yè)的主流機(jī)型之一。

在變速恒頻雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)研發(fā)過(guò)程中，電機(jī)和轉(zhuǎn)子變流器性能指標(biāo)都必須通過(guò)測(cè)試驗(yàn)證，才能進(jìn)一步分析評(píng)價(jià)各項(xiàng)性能指標(biāo)是否滿足設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)要求。尤其，雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)與轉(zhuǎn)子變流器參數(shù)匹配調(diào)試都顯得尤為重要，這些都需要借助相應(yīng)的試驗(yàn)平臺(tái)來(lái)完成測(cè)試。然而，現(xiàn)有試驗(yàn)方法及測(cè)試系統(tǒng)都是針對(duì)常規(guī)電機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)的，用來(lái)完成雙饋風(fēng)電機(jī)型測(cè)試尚存在一些不足之處：

1 常規(guī)電機(jī)大都運(yùn)行在額定轉(zhuǎn)速附近，試驗(yàn)時(shí)不需要進(jìn)行大范圍的調(diào)速，試驗(yàn)電源要求調(diào)頻范圍相對(duì)較小，無(wú)法滿足風(fēng)力發(fā)電機(jī)寬范圍的調(diào)速要求。

2 常規(guī)電機(jī)產(chǎn)品試驗(yàn)不需要成套試驗(yàn)，只需對(duì)電機(jī)本身性能測(cè)試合格即可，無(wú)法完成風(fēng)力發(fā)電機(jī)電機(jī)與變流器的成套測(cè)試。

3 常規(guī)電機(jī)的試驗(yàn)電源必須采用變頻調(diào)壓電源，且試驗(yàn)電源電能品質(zhì)要求較高，通常采用兩組直流機(jī)-同步機(jī)試驗(yàn)機(jī)組提供，系統(tǒng)復(fù)雜，附帶輔助設(shè)備較多，投資較大。雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)采用恒頻恒壓電源即可完成相關(guān)測(cè)試。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提出一種兆瓦級(jí)風(fēng)電機(jī)組試驗(yàn)平臺(tái)，以解決容量2.0MW及以下、額定電壓 0.69kV 及以下電壓等級(jí)的變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的型式試驗(yàn)及與變頻器的成套試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)采用能量回饋法，通過(guò)全功率變頻裝置實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速，頻率可在0～72Hz范圍平滑調(diào)節(jié)，可以完全覆蓋變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速范圍，實(shí)現(xiàn)變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的全功率試驗(yàn)。

本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種兆瓦級(jí)風(fēng)電機(jī)組試驗(yàn)平臺(tái)，該試驗(yàn)平臺(tái)包括外供輔助電源，該外供輔助電源連接降壓試驗(yàn)變壓器的高壓端及整流變壓器的高壓端，該整流變壓器低壓端和變頻器的輸入端連接組成全功率變頻裝置；變頻器的輸出端和拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)連接給拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)提供變頻電源；所述雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的定子端、雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子端串聯(lián)轉(zhuǎn)子變流器后共同連接降壓試驗(yàn)變壓器的低壓端；所述雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)與轉(zhuǎn)子變流器組成被測(cè)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組；所述雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主軸通過(guò)聯(lián)軸器與拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)主軸連接。

本實(shí)用新型可以在試驗(yàn)室內(nèi)完成雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)與轉(zhuǎn)子變流器的參數(shù)匹配調(diào)試及控制策略驗(yàn)證。尤其是模擬實(shí)際運(yùn)行環(huán)境，在不同轉(zhuǎn)速下進(jìn)行雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)全功率負(fù)載試驗(yàn)及熱運(yùn)行試驗(yàn)，分析電機(jī)的定、轉(zhuǎn)子功率曲線測(cè)定、電機(jī)效率曲線測(cè)定，以及并網(wǎng)合閘沖擊、負(fù)載時(shí)的電壓、電流諧波含量等各項(xiàng)性能測(cè)試。具體效果如下：

1.所述拖動(dòng)電機(jī)采用全功率變頻電源供電，由此拖動(dòng)電機(jī)可以利用常規(guī)電機(jī)根據(jù)試品調(diào)速范圍選配，可以節(jié)約設(shè)備投資成本。

2.本實(shí)用新型可以適用于不同極數(shù)雙饋發(fā)電機(jī)機(jī)型試驗(yàn)，方案靈活多變，機(jī)型隨意更換，試品更換快捷簡(jiǎn)便，節(jié)約時(shí)間。

3.本實(shí)用新型可以進(jìn)行雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)與轉(zhuǎn)子變流器成套試驗(yàn)，也可以用于雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)單機(jī)或轉(zhuǎn)子變流器的性能測(cè)試與調(diào)試，試驗(yàn)方案靈活多變，易于實(shí)現(xiàn)。

4.本實(shí)用新型的系統(tǒng)方案可以用于雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)與轉(zhuǎn)子變流器成套性能檢測(cè)認(rèn)證，也可以用于雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)單機(jī)或轉(zhuǎn)子變流器性能檢測(cè)認(rèn)證。

5.試驗(yàn)電源選用變頻裝置相比選用傳統(tǒng)直流機(jī)—同步發(fā)電機(jī)試驗(yàn)機(jī)組，試驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占地面積小，設(shè)備及基礎(chǔ)投資較小，節(jié)約成本。

6.試驗(yàn)系統(tǒng)方案全功率試驗(yàn)采用能量回饋法，且試驗(yàn)電源采用變頻裝置供電，節(jié)約電能，節(jié)省試驗(yàn)成本，尤其在批量生產(chǎn)效果比較顯著。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的連接示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的描述。

本實(shí)用新型是一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的測(cè)試系統(tǒng)，主要用于研發(fā)階段變速恒頻雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)及轉(zhuǎn)子變流器的性能測(cè)試。通過(guò)測(cè)試取得可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步分析評(píng)價(jià)電機(jī)及轉(zhuǎn)子變流器的各項(xiàng)性能指標(biāo)是否與設(shè)計(jì)參數(shù)相符，是否滿足標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)條件要求。產(chǎn)品定型批量投產(chǎn)后，電機(jī)及轉(zhuǎn)子變流器的檢測(cè)試驗(yàn)及成套調(diào)試也是生產(chǎn)工藝流程中不可缺失的一個(gè)環(huán)節(jié)，兆瓦級(jí)風(fēng)電機(jī)組試驗(yàn)平臺(tái)可以用來(lái)完成產(chǎn)品的型式試驗(yàn)及例行試驗(yàn)，檢驗(yàn)產(chǎn)品性能是否滿足標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)條件要求。

本實(shí)用新型試驗(yàn)容量以2.0MW以下、0.69kV電壓等級(jí)以下的變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的型式試驗(yàn)及與變流器的成套試驗(yàn)，并兼顧其他類型風(fēng)力發(fā)電機(jī)及配套變流器的成套試驗(yàn)，也可用于風(fēng)電機(jī)組變流器開發(fā)調(diào)試。

一種兆瓦級(jí)風(fēng)電機(jī)組試驗(yàn)平臺(tái)，該試驗(yàn)平臺(tái)包括外供輔助電源1，該外供輔助電源1連接降壓試驗(yàn)變壓器2的高壓端及整流變壓器8的高壓端，該整流變壓器8低壓端和變頻器7的輸入端連接組成全功率變頻裝置9；變頻器7的輸出端和拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)6連接而給拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)6提供變頻電源；所述雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)4的定子端、雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)4的轉(zhuǎn)子端串聯(lián)轉(zhuǎn)子變流器3后共同連接降壓試驗(yàn)變壓器2的低壓端；所述雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)4與轉(zhuǎn)子變流器3組成被測(cè)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組5；該雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)4的主軸通過(guò)聯(lián)軸器與拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)6主軸連接。

所述降壓試驗(yàn)變壓器2的容量為500KVA～3200KVA ，優(yōu)選2500KVA；所述整流變壓器8的容量為500KVA～3200KVA ，優(yōu)選3200KVA；所述變頻器7的容量為500KW～2500KW ，優(yōu)選2250KW；三者容量配置組合，保證本實(shí)用新型達(dá)到2000W及以下容量兆瓦級(jí)風(fēng)電機(jī)組的測(cè)試。

本實(shí)用新型的外供輔助電源1可以采用小型發(fā)變機(jī)組獨(dú)立供電，可以使試驗(yàn)系統(tǒng)與電網(wǎng)隔離形成獨(dú)立局域電網(wǎng)，這點(diǎn)尤其在進(jìn)行雙饋風(fēng)力電機(jī)組電壓、電流諧波因數(shù)測(cè)試時(shí)，檢測(cè)可以免受電網(wǎng)諧波背景噪聲影響，測(cè)試數(shù)據(jù)能夠真實(shí)地準(zhǔn)確反映試品實(shí)際性能指標(biāo)。

本實(shí)用新型的基本原理：雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組5試驗(yàn)時(shí)，輔助電源1經(jīng)所述降壓試驗(yàn)變壓器2為所述雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組5提供網(wǎng)側(cè)工頻電源。拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)6由全功率變頻裝置9變頻啟動(dòng)，控制所述拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)6的輸入轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速。所述變頻器7基頻以下采用恒轉(zhuǎn)矩控制模式、基頻以上采用恒功率控制模式。當(dāng)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)6拖動(dòng)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)4升速時(shí)，轉(zhuǎn)子變流器3檢測(cè)到雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)4達(dá)到切入轉(zhuǎn)速時(shí)投勵(lì)建壓，并不斷地調(diào)節(jié)所述雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)4轉(zhuǎn)子電流相位及頻率，使雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)4定子電壓相位及頻率與網(wǎng)側(cè)電壓達(dá)到同步。并網(wǎng)結(jié)束后轉(zhuǎn)子變流器3根據(jù)控制模型算法調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電流幅值及相位，控制雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)4的輸出電磁轉(zhuǎn)矩以及無(wú)功功率。這時(shí)調(diào)節(jié)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)6轉(zhuǎn)速使雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)4在全調(diào)速范圍內(nèi)變化，在不同轉(zhuǎn)速點(diǎn)測(cè)取雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)4的負(fù)載特性數(shù)據(jù)。

本實(shí)用新型按照試驗(yàn)要求，在雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組5測(cè)試中需設(shè)置三個(gè)測(cè)量點(diǎn)，分別設(shè)置在雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)4定子輸出端、轉(zhuǎn)子變流器3輸入側(cè)及降壓試驗(yàn)變壓器2低壓側(cè)。三個(gè)測(cè)量點(diǎn)配置有電氣量傳感器，包括高精度電流、電壓互感器。電氣量通過(guò)綜合電量采集終端WT系列高精密功率分析儀采集，完成電流、電壓、功率、頻率、功率因數(shù)、電壓波形畸變率、電壓電話諧波因數(shù)、電流電話諧波因數(shù)、轉(zhuǎn)速等數(shù)據(jù)的精密測(cè)量。高精密功率分析儀還可以提供電流電壓的FFT頻譜分析以及瞬態(tài)電量的波形分析。熱工數(shù)據(jù)精密測(cè)量設(shè)備采集雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)4上的測(cè)溫元件的變化數(shù)據(jù)，并通過(guò)日本橫河MW100數(shù)據(jù)采集裝置實(shí)時(shí)采集，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)利用分析軟件可以生成相應(yīng)的溫度曲線。對(duì)于一些諸如機(jī)械檢查、直流電阻、絕緣電阻測(cè)試、振動(dòng)及噪聲等利用手持式儀器檢測(cè)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，最終結(jié)果可以手工錄入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，所有檢測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)專用數(shù)據(jù)處理軟件分析處理，并生成相應(yīng)檢測(cè)報(bào)告。