2023風力發(fā)電機組全功率試驗系統(tǒng)技術方案

風力發(fā)電機組全功率試驗系統(tǒng)技術方案1、建立全功率試驗平臺的目的和意義風力發(fā)電機組全功率試驗平臺是指在地面上建立針對風力發(fā)電機組進行各種型式1.5MW額定功率輸出。在該試驗平臺上可以對風力發(fā)電機組的齒輪箱、發(fā)電機、變流器、控制系統(tǒng)等部件針對風力發(fā)電機組初期樣機進行設計技術和控制算法驗證，促進技術的消化吸收，避免設計缺陷；作為開發(fā)平臺進行新機型開發(fā)或新部件研發(fā)替代的性能測試試驗；作為系統(tǒng)調試的平臺，可以進行調試以及調試運行人員的培訓平臺；還可以進行后期批量生產時的抽檢試驗。建設全功率的風力發(fā)電機組傳動和控制技術試驗平臺，提高風電機組關鍵零部件的測試能力，掌握風電機組的關鍵測試技術，是保證產品質量的基礎；通過試驗平臺上得到的數據，為優(yōu)化提高該風電機組的性能將起到重要作用，對以后進行新機型或新部件產品的開發(fā)和替代提供必要的試驗環(huán)境和手段。只有通過全功率試驗平臺的測試，通過真實客觀的試驗數據才能對風力發(fā)電機組的性能進行有效的檢驗和客觀的評估。1.5MW5MW以下功率的其他類型發(fā)電機組。2、全功率試驗平臺的組成風力發(fā)電機組全功率試驗平臺主要由以下幾個部分：主傳動軸測試部件和功率試驗部分、試驗平臺配電部分、平臺基礎及固定部分、傳感器參數測量部分、控制臺和狀態(tài)顯示部分。功率平臺系統(tǒng)組成部分框圖如下圖1所示。圖1風力發(fā)電機組全功率試驗平臺系統(tǒng)組成框圖主傳動軸測試部件和功率試驗部分包括用來模擬風輪特性的調速動力裝置、減速箱、風力發(fā)電機組升速齒輪箱、雙饋風力發(fā)電機和風電轉子勵磁變流器。利用調速動力裝置產生原動力拖動齒輪箱和發(fā)電機，模擬風力機的特性，拖動雙饋風力發(fā)電機發(fā)電，雙饋發(fā)電機的轉子側勵磁變流器控制輸出電流的頻率、幅值和相位來保證雙饋發(fā)電機的定子側所發(fā)電壓恒頻恒壓進行并網發(fā)電。試驗平臺配電部分為全功率試驗平臺中的所有用電設備等提供所需電壓等級和功另外包括一些相應所需的開關控制元件。平臺基礎及固定部分是指安裝固定整個全功率試驗平臺的鐵制底板和相應的地基工程措施，在鐵制底板上應帶有倒T字型槽用來固定試驗平臺上的電機、齒輪箱等。傳感器參數測量部分包括配電部分、功率平臺和運行設備中各個測試點的電流和電壓以及電機轉速和轉矩等檢測量的測量傳感器及相關儀器設備（如示波器、電能質量分析儀、萬用表、兆歐表、振動檢測儀、測溫儀等），通過這些傳感器和測量儀器設備把被測量信息傳送到控制臺進行狀態(tài)顯示?？刂婆_和狀態(tài)顯示部分用來控制整個試驗平臺的工作過程，并對各部分的工作狀態(tài)進行監(jiān)測同時采集相關數據對試驗設備進行性能分析。在該全功率試驗平臺上通過對風力發(fā)電機、齒輪箱、變流器、控制系統(tǒng)進行單個部件和設備之間整體的聯調試驗，（除塔架、葉片外）完成對風力發(fā)電機組設計、制造、裝配質量的檢驗，同時在試驗中考核整機控制、安全和保護性能，并在發(fā)現問題時加以消除，以保障被測機組達到出廠質量標準，避免出現由于某些部件或設計技術的缺陷而造成的重大損失，還可以積累調試經驗，減少現場調試時間和工作量。3、系統(tǒng)方案選擇1圖6永久性試驗臺方案1系統(tǒng)圖6所示，可以進行風電機組的全功率和全工況運行，可以對機組的全部技術1.5MW690伏為公共電網接入，只使用一臺變壓器，由于采用能量內循環(huán)，因此變T1隔離，對公共電網的諧波污染很低，能夠滿足IEC61800-3的要求。該方案需要添置一套拖動系統(tǒng)，主要設備有：交流異步鼠籠式變頻調速電動機一臺，交直交調速變頻器一臺，變壓器一臺，減速器一臺。2圖7永久性試驗臺方案2系統(tǒng)圖由于拖動調速變頻器一般采用通用調速變頻器，考慮到整個電機試驗平臺的功率2MVA，功率很大，而通用調速變頻器的電網輸入端一般采用不有可能會在調速變頻器和風電變頻器之間產生干擾，導致風電變頻器無法正常工作。76T1T2再加一個變壓器作為和公共電網的隔離。這種方案的優(yōu)點有：①是避免了兩臺變頻器之間的相互干擾；②對變流器的要求作為發(fā)電機并網端電網質量較高，這樣可以方便通過測量真實的反映電機并網的電能質量，如功率因數、諧波等，對變流器和發(fā)電機的特性進行一個準確的評價。主要缺點為：增加投資。由于增加了兩個變壓器，并且每個變壓器都需要按照全功率進行選型，因此投資大大增加。3圖8永久性試驗臺方案2系統(tǒng)圖87作在電動狀態(tài)。這種方案的優(yōu)點有：采用兩個型號完全相同的電機，不必專門購置拖動電機和控制設備，系統(tǒng)成本大大減少，在三個方案中是最低的。主要缺點為：這是全新的技術，應用不多，需要進行更多的測試。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在于雙饋式風力發(fā)電機組的并網點是否和拖動調速變頻器的輸入點為同一點。從上述兩種方案的優(yōu)缺點比較來講，方案二雖然投資較大，增加了兩個變壓器的投資，但是從技術的角度，采用方案二可以避免了兩臺變頻器之間的相互干擾，這樣更好的對發(fā)電機和變流器的并網電能質量進行測量和評估，故推薦使用方案二。圖9試驗平臺方案原理框圖92的基礎上進行了一些適當的補充，作為我們試驗平臺的方案。T1和T2T3功率補償單元，以補償試驗平臺所消耗的電網無功功率，降低試驗平臺的損耗和變壓T3出和雙饋發(fā)電機的輸入轉速和轉矩。4、試驗平臺進行的測試試驗變流器和發(fā)電機測試試驗通過電能質量分析儀器檢測發(fā)電機定子和變流器并網的電壓電流各次諧波的規(guī)定和相關并網標準。同時監(jiān)測并網的有功功率、無功功率、功率因數、電壓頻率、電壓不平衡等，進行電能質量的評估。選電纜是否在滿功率發(fā)電時符合要求；另外一個可以采用實際電纜進行長線測試（90米左右，長度和實際中從塔底到機艙的長度相同），測試變流器輸出到發(fā)電機轉子的電壓性能如du/dt等是否符合要求，是否會對轉子的絕緣產生影響。檢驗與風力機主控的正常通訊并完成主控的控制任務。齒輪箱測試試驗在全功率試驗平臺上對齒輪箱和發(fā)電機進行全功率測試。測試整個傳動鏈在全功率情況下的工況，如測試齒輪箱的振動、溫升、裝配、潤滑等性能是否能夠符合相關的規(guī)范或標準。變槳系統(tǒng)和滑環(huán)測試試驗7變槳電機的空載試驗來對變槳系統(tǒng)進行功能性驗證。變槳系統(tǒng)的試驗可以分為以下幾個方面：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。檢測變槳系統(tǒng)的部分重要信號，如碼盤速度位置信號等。數關系以及槳距角位置反饋。（額定風速以下和額定風速以上或額定轉速上下槳矩角的變化情況。進行變槳系統(tǒng)急停按鈕和限位開關的動作測試。進行模擬電網掉電時變槳系統(tǒng)的安全保護措施測試。偏航和解纜系統(tǒng)測試試驗偏航系統(tǒng)的試驗采用實際的偏航電機和減速齒輪箱，由主控系統(tǒng)控制來進行驅動。在試驗中，可以由風扇來模擬風向的變化。由測風儀測得風向信號的變化，輸入到主控系統(tǒng)，由主控系統(tǒng)來控制偏航電機旋轉，跟隨風向的變化。同時測試扭纜傳感器的信號。偏航系統(tǒng)的試驗可以分為以下幾個方面：測試偏航系統(tǒng)和扭纜傳感器的反饋信號。CW和CCW。測試和液壓系統(tǒng)的配合，如偏航時，液壓剎車松閘，停止時，抱閘。測試扭纜和解纜方向的正確性。模擬偏航電機過載和扭纜等故障測試故障安全保護系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)測試試驗液壓系統(tǒng)試驗采用實際的液壓，和主控制器連接測試液壓系統(tǒng)。試驗主要分為以下幾個方面：通過控制電磁閥進行加壓測試和壓力傳感器的反饋測試。測試液壓系統(tǒng)溢流閥。測試液壓系統(tǒng)建壓頻率和瀉壓時間。測試掉電情況下液壓系統(tǒng)的狀態(tài)。整機控制系統(tǒng)和各子系統(tǒng)的聯合測試試驗對本機控制系統(tǒng)每個通道進行檢查。對本機控制系統(tǒng)的相關功能的子系統(tǒng)分別進行聯合調試，如：ü與變槳系統(tǒng)進行聯合調試，檢驗相關功能，如通訊是否正常、滑環(huán)接觸是否/風向傳感器接收風向信號，改變風向看偏航系統(tǒng)是否能夠正確對風。ü檢驗溫度控制系統(tǒng)工作是否正常。ü檢驗液壓系統(tǒng)工作是否正常。ü檢驗安全鏈是否工作