一概述

　　本文分析了直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組試驗(yàn)臺(tái)的變頻電量特點(diǎn)，并依據(jù)這些特點(diǎn)對(duì)主電量測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行選型，在此基礎(chǔ)上，簡(jiǎn)要介紹了直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組試驗(yàn)臺(tái)的試驗(yàn)原理。本直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組試驗(yàn)臺(tái)的原理也可應(yīng)用于各種低速永磁同步發(fā)電機(jī)試驗(yàn)臺(tái)、永磁同步發(fā)電機(jī)組試驗(yàn)臺(tái)、永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)試驗(yàn)臺(tái)、永磁永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變流器試驗(yàn)臺(tái)等。

二直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組試驗(yàn)臺(tái)變頻電量特點(diǎn)分析

1、直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組試驗(yàn)臺(tái)基波頻率范圍要求

　　國標(biāo)GB_T 25389.2-2010 《風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 低速永磁同步發(fā)電機(jī) 第2部分 試驗(yàn)方法》中指出，“電參數(shù)測(cè)量應(yīng)采用寬頻數(shù)字式測(cè)量?jī)x，電壓測(cè)定量為基波有效值，電流測(cè)定量為全有效值電流，功率測(cè)定量為全有效值功率”。標(biāo)準(zhǔn)中所述的全有效值，就是真有效值，相比基波有效值，有時(shí)也稱全波有效值；標(biāo)準(zhǔn)中所述的全有效值功率，是指包含基波和諧波在內(nèi)的所有頻率分量的有功功率之和，就是常說的有功功率，這樣描述的目的是便于區(qū)分基波有功功率。

　　以某直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)試驗(yàn)臺(tái)被試電機(jī)指標(biāo)為例：電機(jī)額定頻率為：10Hz~60Hz；

　　按照空載過速度130%的試驗(yàn)要求，測(cè)試設(shè)備上限頻率不得低于：80Hz；

　　按照GB_T 25389.2-2010要求，型式試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)在額定頻率40%～110%范圍內(nèi)做空載曲線，即測(cè)試設(shè)備下限頻率不得高于：4Hz；

　　穩(wěn)態(tài)短路試驗(yàn)要求最低頻率為0.125Hz（參照某電機(jī)廠3.6M直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)試驗(yàn)參數(shù)），即測(cè)試設(shè)備下限頻率不得高于：0.125Hz；

　　拖動(dòng)電機(jī)及被試電機(jī)側(cè)基波頻率測(cè)試范圍定為0.1~80Hz。

　　兼顧60Hz電機(jī)試驗(yàn)需要，網(wǎng)側(cè)基波頻率定為：45~66Hz。

2、直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組試驗(yàn)臺(tái)電壓幅值范圍要求

　　從某電機(jī)廠直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)試驗(yàn)臺(tái)出具的690V永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)型式試驗(yàn)報(bào)告看，最低測(cè)試電壓達(dá)：260V

　　最高測(cè)試電壓達(dá)：780V。

　　本直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)試驗(yàn)臺(tái)要求兼容3.3kV和690V機(jī)組試驗(yàn)。

　　3.3kV電機(jī)按比例計(jì)算，最高電壓為3730V。

　　電機(jī)側(cè)電壓測(cè)試范圍至少覆蓋260V~4300V。

3、直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組試驗(yàn)臺(tái)電流幅值范圍要求

　　永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)試驗(yàn)臺(tái)的電流幅值范圍較一般電機(jī)試驗(yàn)寬，從某電機(jī)廠690V/2MW（額定電流1833.4A）永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)型式試驗(yàn)報(bào)告看，同一臺(tái)電機(jī)，最小電流為10.5A，而最大電流達(dá)：2750A。即最大電流是最小電流的262倍。最大電流是額定電流的150%，最小電流是額定電流的0.6%。

　　以690V/1.5MW為基準(zhǔn)，對(duì)于690V電壓等級(jí)，兼容6MW和1.5MW，要求最大額定電流擴(kuò)大4倍。相對(duì)而言，要求最小電流縮小4倍，最小電流為額定電流的0.15%。

　　3.6MW/3.3kV的額定電流約為690V/1.5MW的0.5倍。即最小電流測(cè)試范圍減小為1/2倍。即要求最小電流縮小2倍。最小電流為額定電流的0.075%。

　　綜合考慮，電機(jī)側(cè)電流的測(cè)試范圍要求覆蓋0.15%~150%。

4、多相同步測(cè)量

　　直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用全功率變流器驅(qū)動(dòng)，對(duì)于690V電壓等級(jí)的大容量機(jī)組，目前普遍采用6相輸出。

三直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組試驗(yàn)臺(tái)變頻電量測(cè)量?jī)x器選型

　　本永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)試驗(yàn)臺(tái)主電量測(cè)量系統(tǒng)采用WP4000變頻功率分析儀。

WP4000變頻功率分析儀的功率單元——SP系列變頻功率傳感器，具有100kHz的電壓帶寬和30kHz的電流帶寬，也是目前變頻電量電壓傳感器中帶寬最寬的產(chǎn)品。滿足目前所有電機(jī)試驗(yàn)國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)測(cè)量?jī)x器的帶寬要求。

WP4000變頻功率分析儀采用高性能的雙核嵌入式CPU模塊，內(nèi)存容量不低于2GByte，強(qiáng)大的運(yùn)算能力和大容量存儲(chǔ)能力為高采樣頻率和超長傅里葉時(shí)間窗提供了強(qiáng)有力的保障，可滿足基波頻率為0.1Hz的寬頻帶PWM信號(hào)的基波測(cè)量及諧波分析儀需要。

　　WP4000變頻功率分析儀的功率單元的電壓、電流測(cè)量均設(shè)置了8個(gè)檔位，每個(gè)檔位只測(cè)量在本檔位量程的50%~100%范圍內(nèi)的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了200倍動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)的高準(zhǔn)確度測(cè)量。采用無縫量程轉(zhuǎn)換技術(shù)，檔位切換時(shí)，數(shù)據(jù)不丟失的特點(diǎn)可滿足寬范圍內(nèi)的動(dòng)態(tài)測(cè)量，全面記錄被測(cè)信息，不放過每一個(gè)細(xì)節(jié)變化。AnyWay稱為2的N次方量程轉(zhuǎn)換方案，N每增加1，可有效拓寬一倍的高精度測(cè)量范圍。可滿足直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)試驗(yàn)臺(tái)的寬電壓范圍和超寬電流測(cè)試范圍的需要，并且節(jié)約了大量的電流傳感器及換檔開關(guān)柜，減小了占地面積，增強(qiáng)了系統(tǒng)可靠性，降低了設(shè)備成本。

　　WP4000變頻功率分析儀每臺(tái)可連接六個(gè)功率單元，正好滿足一臺(tái)六相永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電參量測(cè)量，還可通過同步光纖實(shí)現(xiàn)多臺(tái)分析儀之間的嚴(yán)格同步測(cè)量。

　　此外，WP4000變頻功率分析儀具有示波器、諧波分析儀、無紙記錄儀、電能質(zhì)量分析儀等功能，一臺(tái)儀器即可滿足試驗(yàn)中的各種測(cè)量需要。

四直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組試驗(yàn)臺(tái)原理框圖

圖1 直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組試驗(yàn)臺(tái)原理框圖

五直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試界面截圖

圖2 直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試界面截圖

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