專利名稱：在50Hz電網(wǎng)中檢測60Hz風(fēng)電機組并網(wǎng)性能的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)電機組并網(wǎng)性能的檢測方法，特別是涉及一種在50Hz電網(wǎng)條件下檢測60Hz風(fēng)電機組并網(wǎng)性能的方法。
背景技術(shù)：
由于中國大陸電網(wǎng)的頻率全部是50Hz，所以60Hz風(fēng)電機組不能進行實際并60Hz 電網(wǎng)全功率試驗。如果將60Hz風(fēng)電機組運出國外進行并網(wǎng)測試試驗，成本將會很高。為此許多廠家都在尋找一種在國內(nèi)就能檢測60Hz風(fēng)電機組并網(wǎng)性能的方法。國內(nèi)相關(guān)專家提出了許多不同的方法來檢測60Hz風(fēng)電機組并網(wǎng)性能，如將發(fā)電機組定子直接接到水電阻，通過雙饋風(fēng)電機組轉(zhuǎn)子變流器控制定子輸出60Hz電能消耗在水電阻上，間接來模擬風(fēng)電機組并網(wǎng)性能。還有專家提出搭建小型60Hz電網(wǎng)，來實現(xiàn)測試用的60Hz電源，該種方法也有多種實現(xiàn)方案，如用全功率變流器將50Hz電源與60Hz風(fēng)電機組連接。上述的檢測方法，雖可在中國大陸實現(xiàn)對60Hz風(fēng)電機組并網(wǎng)性能的檢檢測，但是成本非常高，如何能創(chuàng)設(shè)一種利用風(fēng)電機組特性，進行理論推導(dǎo)，在50Hz電網(wǎng)條件下進行實際測試，利用所得測試數(shù)據(jù)等效得出60Hz風(fēng)電機組并網(wǎng)性能的方法，實屬當(dāng)前本領(lǐng)域的
重要研究課題之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種在50Hz電網(wǎng)中檢測60Hz風(fēng)電機組并網(wǎng)性能的方法，使其在沒有60Hz電源的情況下，基于發(fā)電機理論推導(dǎo)和風(fēng)力發(fā)電機組特性等效得出60Hz風(fēng)電機組的并網(wǎng)性能，以保證風(fēng)電機組的并網(wǎng)特性，并克服現(xiàn)有的60Hz風(fēng)電機組并網(wǎng)性能檢測方法的不足。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一種在50Hz電網(wǎng)中檢測60Hz風(fēng)電機組并網(wǎng)性能的方法，包括以下步驟A.根據(jù)60Hz風(fēng)電機組在60Hz下的同步轉(zhuǎn)速Ii1、額定轉(zhuǎn)速nN，計算在額定轉(zhuǎn)速nN時的轉(zhuǎn)差s ；B.根據(jù)60Hz風(fēng)電機組在50Hz下的同步轉(zhuǎn)速n2’、轉(zhuǎn)差s，計算60Hz 風(fēng)電機組在50Hz下的額定轉(zhuǎn)速nN’ ；C.將60Hz風(fēng)電機組連接到50Hz電網(wǎng)上，并減小電流以平衡60Hz風(fēng)電機組因在50Hz下運行所導(dǎo)致的鐵損增加；D.逐漸增加轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，測量風(fēng)電機組在所能承受的轉(zhuǎn)矩下所達到的功率P’，計算60Hz風(fēng)電機組在60Hz電網(wǎng)上可達到的功率P，計算依據(jù)為P’ P = nN， nN。作為本發(fā)明的一種改進，所述的檢測是在風(fēng)電機組全功率測試實驗臺上進行， 60Hz風(fēng)電機組的定子直接連接到50Hz電網(wǎng)上，轉(zhuǎn)子通過變流器連接到50Hz電網(wǎng)上。所述的60Hz風(fēng)電機組的轉(zhuǎn)子通過傳動軸與拖動電動機連接。采用這樣的設(shè)計后，本發(fā)明在50Hz電網(wǎng)條件下，根據(jù)發(fā)電機自身的特性以及風(fēng)力發(fā)電機組發(fā)電特性進行分析，主要根據(jù)風(fēng)電機組轉(zhuǎn)速等效、風(fēng)電機組發(fā)電機磁通分析、風(fēng)電機組功率分析、風(fēng)電機組轉(zhuǎn)矩分析等四個方面對60Hz風(fēng)電機組并入50Hz電網(wǎng)后的參數(shù)特性進行分析，在50Hz電網(wǎng)條件下進行實際測試，利用所得測試數(shù)據(jù)等效得出60Hz風(fēng)電機組的并網(wǎng)性能，從而解決在沒有60Hz電源情況下進行60Hz風(fēng)電機組測試的難點，并通過實際測試檢驗了這種方法的可行性，同時與其它構(gòu)建60Hz電源進行測試的方法相比成本降低很低，更加適于實用。


上述僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，以下結(jié)合附圖與具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)說明。圖1是本發(fā)明在50Hz電網(wǎng)中檢測60Hz風(fēng)電機組并網(wǎng)性能的方法的應(yīng)用系統(tǒng)連接
示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明在50Hz電網(wǎng)中檢測60Hz風(fēng)電機組并網(wǎng)性能的方法，主要包括以下步驟步驟A，根據(jù)60Hz風(fēng)電機組在60Hz下的同步轉(zhuǎn)速Ii1、額定轉(zhuǎn)速nN，計算在額定轉(zhuǎn)速nN時的轉(zhuǎn)差s。步驟B，根據(jù)60Hz風(fēng)電機組在50Hz下的同步轉(zhuǎn)速n2’、轉(zhuǎn)差s，計算60Hz風(fēng)電機組在50Hz下的額定轉(zhuǎn)速nN，。步驟C，將60Hz風(fēng)電機組連接到50Hz電網(wǎng)上，并減小電流以平衡60Hz風(fēng)電機組因在50Hz下運行所導(dǎo)致的鐵損增加。步驟D，逐漸增加轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，測量風(fēng)電機組在所能承受的轉(zhuǎn)矩下所達到的功率 P，，計算60Hz風(fēng)電機組在60Hz電網(wǎng)上可達到的功率P，計算依據(jù)為P， P = nN， nN。以下就轉(zhuǎn)速等效、磁通等效、功率分析和轉(zhuǎn)矩分析四個方面，對本發(fā)明在50Hz電網(wǎng)條件下，利于風(fēng)電機組特性的等效性方法，測試60Hz風(fēng)力發(fā)電機組并網(wǎng)性能的方法，做
進一步說明。首先，在轉(zhuǎn)速等效方面60Hz雙饋電機極數(shù)為6極，在60Hz下的同步轉(zhuǎn)速Ii1是 1200r/min，額定轉(zhuǎn)速 nN 是 1440r/min，在 1440r/min 時的轉(zhuǎn)差；==…:？■一 = - :二而
“ο
在50Hz電網(wǎng)情況下6極發(fā)電機的同步轉(zhuǎn)速η'工是川。。!·/!^!!，根據(jù)轉(zhuǎn)差-0.2可以得到在 50Hz 情況下的額定轉(zhuǎn)速 η' N = (l-s)n'丄=(1+0·2)*1000 = 1200。其次，在磁通等效方面主磁通是由勵磁電流產(chǎn)生的，主磁通的量值大小受到外施電壓及電路參數(shù)的制約，其公式為其中，O為磁通，Ke為繞組壓降系數(shù)，U為電機相電壓，f為電機頻率，Z為每相串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)，Kdpl為繞組系數(shù)。當(dāng)電機選定后磁通C可以近似認(rèn)為與電機相電壓U成正比，與頻率成反比關(guān)系 =“7其中μ代表其它參數(shù)關(guān)系。發(fā)電機接入690V/60HZ電網(wǎng)所產(chǎn)生的磁通 。=發(fā)電機接入690V/50Hz電網(wǎng)所產(chǎn)生的磁通為= 磁通公式可以看出，^要大于λ換句話說發(fā)電機接入50Hz電
網(wǎng)后所產(chǎn)生的 ―是60Hz電網(wǎng)所產(chǎn)生的C…的1.2倍，增加了 20%。發(fā)電機設(shè)計時，電機的磁性材料是要考慮飽和現(xiàn)象的，其飽和程度決定于鐵芯的磁通密度Bm，磁密正比于磁通。電機在設(shè)計時為了實現(xiàn)電機的最優(yōu)使用，一般會將電機正常工作點設(shè)計到飽和點附近，正常設(shè)計時電機所預(yù)留到飽和點的值比較小。發(fā)電機的磁密如果超過了電機設(shè)計值時鐵芯就會過飽和，這樣勵磁電流就會迅速增大，導(dǎo)致鐵耗急劇增大，引起發(fā)電機嚴(yán)重發(fā)熱，從而影響發(fā)電機輸出效率。再次，在功率分析方面發(fā)電機所產(chǎn)生的總功率包括定子功率、轉(zhuǎn)子功率、總銅耗、 總鐵耗等(忽略其它一些比較小的損耗)，P = P2+P2+P。u+PFe。其中，P為原動機輸入發(fā)電機總的功率，P1為定子輸出功率，P2為轉(zhuǎn)子輸出功率， Pcu為總銅耗，PFe為總鐵耗。發(fā)電機在運行時受到溫度的限制，比如定子繞組溫度，轉(zhuǎn)子繞組溫度，鐵芯溫度。 溫度的升高是由電流流過繞組時產(chǎn)生的熱決定的，所以當(dāng)發(fā)電機接入50Hz電網(wǎng)時，勵磁電流增大導(dǎo)致鐵損增加，為了保證發(fā)電機的溫度不超過限定值，通過減小電流來減小溫度上限值，電流減小的幅度可根據(jù)具體情況來確定，只要在實驗中不要超過計算的最大電流即可。最后，在轉(zhuǎn)矩分析方面在穩(wěn)態(tài)下，根據(jù)轉(zhuǎn)矩平衡方程式Τ2 = Τ+ ；，其中，T2為電機輸入機械轉(zhuǎn)矩，T為電磁轉(zhuǎn)矩，Ttl空載制動轉(zhuǎn)矩，是機械損耗和附加損耗產(chǎn)生的制動轉(zhuǎn)矩， 其空載時就存在的。而ρ = Τ* Ω，其中Ω為機械轉(zhuǎn)速。根據(jù)上述的轉(zhuǎn)速分析以及變流器所能提供的最大轉(zhuǎn)差功率限制，轉(zhuǎn)速選定在 1200r/min，與60Hz發(fā)電機的額定轉(zhuǎn)速1440r/min相比為額定轉(zhuǎn)速的83 %，所以根據(jù)公式P =Τ* Ω，在T不變的情況下，P，= 0. 83Ρ。由以上轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩分析可以得出，如果60Hz發(fā)電機在50Hz網(wǎng)上發(fā)電能達到83% 的功率，說明該機組可以承受這時的轉(zhuǎn)矩，那么在60Hz電網(wǎng)下，轉(zhuǎn)速升高至1440r/min時可以達到100%的功率。本發(fā)明在50Hz電網(wǎng)中檢測60Hz風(fēng)電機組并網(wǎng)性能的方法，是一個經(jīng)過理論推導(dǎo)后進行實際測試實驗并且由理論推導(dǎo)為依據(jù)進行實際測試數(shù)據(jù)記錄和分析的過程，是一種將理論推導(dǎo)應(yīng)用于實踐的方法，依據(jù)理論與實際測試數(shù)據(jù)，可得出60Hz風(fēng)力發(fā)電機組的并網(wǎng)性能。以下給出本發(fā)明的一個具體應(yīng)用實例。(1)在全功率實驗臺進行測試，各測試用設(shè)備調(diào)試準(zhǔn)備好。(2)變流器采用的是ABB1. 5MW雙饋變流器，參數(shù)設(shè)定是按照60Hz發(fā)電機組等效 50Hz參數(shù)設(shè)定的。其參數(shù)設(shè)定如下ABB變流器參數(shù)輸入的電機參數(shù)是星星接法，所以如果電機參數(shù)是角星接法的參數(shù)則要將參數(shù)除以3后再填入99組參數(shù)。99. 02 =MOTOR NOM VOLTAGE [V] 69099. 03 =MOTOR NOM CURRENT [A] 1086.0
99. 04 =MOTOR NOM FREQ [Hz] 5099. 05 =MOTOR NOM SPEED [rpm] 101099. 06 =MOTOR NOM POWER [kW] 1298. O99. 12 =MOTOR NOM COSFII 1. 00099. 14 =MOTOR SYNC SPEED [rpm] 100099. 15 =MOTOR OPEN CKT V [V] 184099. 16 =MOTOR NOM IM [A]600. O99. 21 :Rs[mohm]2. 8299. 22 :XlS[mohm]15.5199. 23 :X2S[mohm]96.2799. 24 :XM[mohm]63299. 25 :Rr[mohm]299. 26 :XM CALIBRATED [mohm] 63299. 27 :MAX MEAS FLUX[ffb] 2. 4499. 28 :MAX MEAS IS [A]3292.6899. 29 :INU NOM POWER [kVA] 77099. 30 ISU NOM POWER [KVA] 47899. 31 :HT1 TUNING [% ]12099. 32 :HF1 TUNING [% ]120設(shè)置中一些注意的地方其中20. 06參數(shù)在新機組時要改為-20，做同步時21. 02 要改為YES，做直流充電21. 01改為9，(9是IGBT整流，1為全橋，0不工作)。(3)起動拖動變流器來拖動電動機，將轉(zhuǎn)速拖到900rpm。(4)起動風(fēng)電機組變流器，并網(wǎng)，逐步加大轉(zhuǎn)矩到15%。(5)拖動電動機升速到llOOrpm。 (6)風(fēng)電機組變流器將轉(zhuǎn)矩輸出到30 %。(7)拖動電動機升速到1240rpm。(8)風(fēng)電機組變流器將轉(zhuǎn)矩輸出到85 %。觀察各狀態(tài)參數(shù)，記錄數(shù)據(jù)與相關(guān)波形。如果在實際計算值與上述發(fā)明內(nèi)容中的理論相一致，則說明風(fēng)電機組的并網(wǎng)性能是正常的。請參閱圖1所示，本發(fā)明的檢測過程可在風(fēng)電機組全功率測試實驗臺上進行，拖動電動機通過拖變流器連接到50Hz電網(wǎng)上。風(fēng)電機組定子直接連接到50Hz電網(wǎng)上，轉(zhuǎn)子通過變流器連接到50Hz電網(wǎng)上。拖動電動機與雙饋發(fā)電機是通過傳動軸相連接。拖動變頻器控制拖動電動機來模擬風(fēng)輪機將轉(zhuǎn)矩傳送到雙饋風(fēng)力發(fā)電機組發(fā)電機上，由發(fā)電機再將能量輸送到電網(wǎng)上。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許簡單修改、等同變化或修飾，均落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種在50Hz電網(wǎng)中檢測60Hz風(fēng)電機組并網(wǎng)性能的方法，其特征在于包括以下步驟A.根據(jù)60Hz風(fēng)電機組在60Hz下的同步轉(zhuǎn)速H1、額定轉(zhuǎn)速nN，計算在額定轉(zhuǎn)速nN時的轉(zhuǎn)差s ；B.根據(jù)60Hz風(fēng)電機組在50Hz下的同步轉(zhuǎn)速n/、轉(zhuǎn)差s，計算60Hz風(fēng)電機組在50Hz 下的額定轉(zhuǎn)速nN’ ；C.將60Hz風(fēng)電機組連接到50Hz電網(wǎng)上，并減小電流以平衡60Hz風(fēng)電機組因在50Hz 下運行所導(dǎo)致的鐵損增加；D.逐漸增加轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，測量風(fēng)電機組在所能承受的轉(zhuǎn)矩下所達到的功率P’，計算 60Hz風(fēng)電機組在60Hz電網(wǎng)上可達到的功率P，計算依據(jù)為P’ P = nN' nN。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在50Hz電網(wǎng)中檢測60Hz風(fēng)電機組并網(wǎng)性能的方法，其特征在于所述的檢測是在風(fēng)電機組全功率測試實驗臺上進行，60Hz風(fēng)電機組的定子直接連接到 50Hz電網(wǎng)上，轉(zhuǎn)子通過變流器連接到50Hz電網(wǎng)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的在50Hz電網(wǎng)中檢測60Hz風(fēng)電機組并網(wǎng)性能的方法，其特征在于所述的60Hz風(fēng)電機組的轉(zhuǎn)子通過傳動軸與拖動電動機連接。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種在50Hz電網(wǎng)中檢測60Hz風(fēng)電機組并網(wǎng)性能的方法，包括計算60Hz風(fēng)電機組在60Hz下額定轉(zhuǎn)速nN時的轉(zhuǎn)差；根據(jù)在50Hz下的同步轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)差，計算在50Hz下的額定轉(zhuǎn)速；將60Hz風(fēng)電機組連接到50Hz電網(wǎng)上，并減小電流；逐漸增加轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，測量風(fēng)電機組在所能承受的轉(zhuǎn)矩下所達到的功率P’，計算60Hz風(fēng)電機組在60Hz電網(wǎng)上可達到的功率P。本發(fā)明對60Hz風(fēng)電機組并入50Hz電網(wǎng)后的參數(shù)特性進行分析，在50Hz電網(wǎng)條件下進行實際測試，等效得出60Hz風(fēng)電機組的并網(wǎng)性能，從而解決在沒有60Hz電源情況下進行60Hz風(fēng)電機組測試的難點，與其它方法相比成本降低很多。
文檔編號G01R31/34GK102280897SQ201110256229
公開日2011年12月14日 申請日期2011年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月31日
發(fā)明者徐佳園, 林明, 潘磊, 秦明 申請人:國電聯(lián)合動力技術(shù)有限公司