一種變槳電機轉矩輸出能力評估方法及測試系統技術方案

一種變槳電機轉矩輸出能力評估方法，包括以下過程：變槳電機在低頻低轉速下進行空載試驗，根據所述的信息處理器采集到的電機端電壓和定子電流，繪制變槳電機空載試驗的端電壓曲線，根據變槳驅動電機的等效電路及方程和變槳電機的等效參數繪制變槳電機空載試驗的電動勢曲線；根據電動勢曲線和端電壓曲線的趨近程度評估電機的轉矩輸出能力，即電動勢曲線和端電壓曲線之間的壓差作為趨近程度的指標，指標越小表明轉矩輸出能力越好。以及一種實現變槳電機轉矩輸出能力評估方法的測試系統。本發明專利技術能有效評估變槳電機轉矩輸出能力。

【技術實現步驟摘要】
一種變槳電機轉矩輸出能力評估方法及測試系統
本專利技術涉及風力發電機組變槳系統的
，具體地，涉及一種變槳電機轉矩輸出能力評估方法及其測試系統。
技術介紹
作為新能源的風力發電具有經濟、綠色環保、安全等優勢越來越受到世界各國的重視。現代風電機組的單機容量越來越大，風輪直徑也越來越大。而其中采用電動變槳距控制技術的風電機組因其優越的性能，在大型風電機組中得到廣泛應用。變槳電機作為電動變槳距系統的執行機構，其性能是保障變槳系統的可靠性、穩定性、響應特性及風電機組的開發設計的關鍵。在風機實際運行過程中，由于風況的復雜性和多變性，變槳電機需要有過載轉矩下頻繁啟動的能力，變槳電機選型時電機性能評估可保障變槳動作的可靠性、穩定性和響應特性，降低故障和運維成本周期，提高機組的穩定性和壽命。通用電動機性能測定和評估通常是通過在額定參數下測試電機的輸出轉矩特性，需要連接測功機(扭矩傳感器)進行轉矩特性測試，由于受電機與測功機安裝同軸度、測功機PID控制、繞組過電流發熱等因素影響，每次測試出的電機轉矩輸出特性都會發生一定的變化。
技術實現思路
為了克服已有風力發電機組變槳系統的無法有效評估轉矩輸出能力的不足，本專利技術提供一種有效評估轉矩輸出能力的變槳電機轉矩輸出能力評估方法及測試系統。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是：一種變槳電機轉矩輸出能力評估方法，所述評估方法包括以下過程：變槳電機在低頻低轉速下進行空載試驗，根據所述的信息處理器采集到的電機端電壓和定子電流，繪制變槳電機空載試驗的端電壓曲線，根據變槳驅動電機的等效電路及方程和變槳電機的等效參數繪制變槳電機空載試驗的電動勢曲線；根據電動勢曲線和端電壓曲線的趨近程度評估電機的轉矩輸出能力，即電動勢曲線和端電壓曲線之間的壓差作為趨近程度的指標，指標越小表明轉矩輸出能力越好。進一步，根據變槳電機的等效電路圖，等效方程：其中，U1為變槳電機端電壓，E1、E2分別為定子端電動勢和轉子端電動勢，I1、I2、Im分別為定子電流、轉子電流和漏磁電流，R1、R’2、Zm分別為定子電阻、轉子電阻和漏磁阻抗，X1σ、X’2σ分別為定子電感和轉子電感；根據公式(1)可知，當變槳電機在額定電壓和額定頻率下運行時，U1≈E1，I1(R1+jX1σ)＜＜U1當變槳電機在低頻低壓低轉速下運行時，△U＝I1(R1+X1σ)＝E1—U1其中，△U為定子端電動勢E1和電壓U1的壓差；在變槳電機空載運行時，需對繞組阻值修正到規定的溫度下，折算溫度對端電壓的影響系數KT；那么，修正后的端電壓：U′1＝KT*U1其中，U′1為修正后的端電壓，KT為溫度影響系數，U1為實測端電壓。一種變槳電機轉矩輸出能力測試系統，所述測試系統包括伺服控制器、信息處理器和上位機；所述的伺服控制器，用于根據所述的上位機指令控制變槳電機運行；所述的信息處理器包括數據采集單元，用于采集在低頻低轉速下空載時電機端電壓和定子電流；數據處理單元，用于繪制變槳電機空載試驗的端電壓曲線，根據變槳驅動電機的等效電路及方程和變槳電機的等效參數繪制變槳電機空載試驗的電動勢曲線；所述的上位機和所述的伺服控制器、所述的信息處理器相連，由所述的上位機寫入電機運行指令和讀取電機運行參數信息，所述上位機包括評估模塊，用于將電動勢曲線和端電壓曲線之間的壓差作為趨近程度的指標，指標越小表明轉矩輸出能力越好。進一步，所述的數據采集單元和數據處理單元選用Beckhoff的CX5020及相關模擬量輸入輸出I/O模塊，。再進一步，所述的伺服控制器和所述的信息處理器與所述的上位機均采用CANopen通訊。本專利技術的技術構思為：采用空載試驗方法評估變槳電機的轉矩輸出性能，尤其是在低頻空載狀態下的電動勢曲線和端電壓曲線評估變槳電機的轉矩輸出能力。變槳電機在低頻低轉速下進行空載試驗，根據所述的信息處理器采集到的電機端電壓和定子電流，繪制變槳電機空載試驗的端電壓曲線，根據變槳驅動電機的等效電路及方程和變槳電機的等效參數繪制變槳電機空載試驗的電動勢曲線。將變槳電機的空載電動勢曲線和端電壓曲線進行比較，尤其是低頻狀態下的電動勢曲線和端電壓曲線，端電壓曲線和電動勢曲線越趨近，壓差越小，說明變槳電機轉矩輸出能力越好；反之，兩曲線越分離，壓差越大，說明變槳電機轉矩輸出能力越差。本專利技術的有益效果主要表現在：有效評估轉矩輸出能力。附圖說明圖1為本專利技術中測試系統示意圖。圖2為本專利技術中變槳電機的等效電路圖。圖3為本專利技術中變槳電機空載電動勢曲線與端電壓曲線圖。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術作進一步描述。參照圖1～圖3，一種變槳電機轉矩輸出能力評估方法，變槳電機在低頻低轉速下進行空載試驗，根據所述的信息處理器采集到的電機端電壓和定子電流，繪制變槳電機空載試驗的端電壓曲線，根據變槳驅動電機的等效電路及方程和變槳電機的等效參數繪制變槳電機空載試驗的電動勢曲線。根據所述的變槳電機的等效電路圖如附圖2所示，等效方程：其中，U1為變槳電機端電壓，E1、E2分別為定子端電動勢和轉子端電動勢，I1、I2、Im分別為定子電流、轉子電流和漏磁電流，R1、R’2、Zm分別為定子電阻、轉子電阻和漏磁阻抗，X1σ、X’2σ分別為定子電感和轉子電感。根據公式(1)可知，當變槳電機在額定電壓和額定頻率下運行時，U1≈E1，I1(R1+jX1σ)＜＜U1當變槳電機在低頻低壓低轉速下運行時，△U＝I1(R1+X1σ)＝E1—U1其中，△U為定子端電動勢E1和電壓U1的壓差，關系曲線如所述的附圖3所示。在變槳電機空載運行時，由于受溫度等因素的影響，變槳電機的繞組阻值會隨著溫度發生一定的變化，使得測量的端電壓和定子電流發生一定的變化，需對繞組阻值修正到規定的溫度下，折算溫度對端電壓的影響系數KT，那么，修正后的端電壓：U′1＝KT*U1其中，U′1為修正后的端電壓，KT為溫度影響系數，U1為實測端電壓。根據電機電磁轉矩方程：其中，T為變槳電機輸出轉矩，P為變槳電機相數，s為轉差率，f為工作頻率。由所述的附圖3可知，當變槳電機在低頻下運行時，電機端電壓和電動勢的關系，頻率越低，電動勢和電機端電壓壓差越大。電動勢曲線和端電壓曲線越趨近，壓差越小，電機轉矩輸出能力越好；反之兩曲線越分離，壓差越大，電機轉矩輸出能力越差。根據電動勢曲線和端電壓曲線的趨近程度(壓差大小)評估電機的轉矩輸出能力。變槳電機在低頻低轉速下進行空載試驗，根據變槳驅動電機的等效電路及方程和變槳電機的等效參數繪制變槳電機空載試驗的電動勢曲線，根據所述的電參數采集系統采集到的電機端電壓和定子電流，繪制變槳電機空載試驗的端電壓曲線。根據端電壓曲線和電動勢曲線的接近程度(壓差值)評估變槳電機的轉矩輸出能力。基于所述的測試系統，所述的測試系統如附圖1所示，所述的測試系統包括伺服控制器、信息處理器和上位機。所述的伺服控制器根據所述的上位機指令控制變槳電機運行；所述的信息處理器包括數據采集單元和數據處理單元；所述的上位機和所述的伺服控制器、所述的信息處理器相連，由所述的上位機寫入電機運行指令和讀取電機運行參數信息，而且所述的上位機對所述的信息處理器傳輸的數據進行分析評估。優選的，所述的數據采集單元和數據處理單元選用Beckhoff的CX5020及相關模擬量輸入輸出I/O模塊，采集本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種變槳電機轉矩輸出能力評估方法，其特征在于：所述評估方法包括以下過程：變槳電機在低頻低轉速下進行空載試驗，根據所述的信息處理器采集到的電機端電壓和定子電流，繪制變槳電機空載試驗的端電壓曲線，根據變槳驅動電機的等效電路及方程和變槳電機的等效參數繪制變槳電機空載試驗的電動勢曲線；根據電動勢曲線和端電壓曲線的趨近程度評估電機的轉矩輸出能力，即電動勢曲線和端電壓曲線之間的壓差作為趨近程度的指標，指標越小表明轉矩輸出能力越好。

【技術特征摘要】
1.一種變槳電機轉矩輸出能力評估方法，其特征在于：所述評估方法包括以下過程：變槳電機在低頻低轉速下進行空載試驗，根據所述的信息處理器采集到的電機端電壓和定子電流，繪制變槳電機空載試驗的端電壓曲線，根據變槳驅動電機的等效電路及方程和變槳電機的等效參數繪制變槳電機空載試驗的電動勢曲線；根據電動勢曲線和端電壓曲線的趨近程度評估電機的轉矩輸出能力，即電動勢曲線和端電壓曲線之間的壓差作為趨近程度的指標，指標越小表明轉矩輸出能力越好。2.一種變槳電機轉矩輸出能力評估方法，其特征在于：根據變槳電機的等效電路圖，等效方程：其中，U1為變槳電機端電壓，E1、E2分別為定子端電動勢和轉子端電動勢，I1、I2、Im分別為定子電流、轉子電流和漏磁電流，R1、R’2、Zm分別為定子電阻、轉子電阻和漏磁阻抗，X1σ、X’2σ分別為定子電感和轉子電感；根據公...

【專利技術屬性】
技術研發人員：余清清，許國東，范紅偉，王露克，
申請(專利權)人：浙江運達風電股份有限公司，
類型：發明
國別省市：浙江,33