浅析风力发电机组运行性能测试技术

计国涛

明阳智慧能源集团股份公司 广东中山 528400

1 关于风力发电机组系统的概述

风力发电机组的技术原理指的是通过利用大自然的风能实施发电，风力发电机组则是通过技术的途径将大自然的风能转化为电能的一种机械设施。轮毅与桨叶是风力发电机组的核心组件。桨叶所具备的空气动力能够带动风轮进行旋转从而将大自然的风能转换成机械能，进而利用齿轮箱增速驱动发电机把这种机械能最终转化为电能资源。在当前的发展阶段，双馈变速恒频风力发电机组得到了十分广泛的应用，该机组的风轮桨距角能够实现自由调节，内部的发电机也具有变速功能，能够有效输出恒频恒压电能资源，在效率的保证方面受到认可。在低于额定风速的情况下，发电机充分利用改变转速以及桨距角的作用令机组系统能够在良好的尖速比的状态下运行，从而输出最理想的功率，在处于高风速的情况下，利用改变桨距角的方式令机组的功率输出控制在额定功率的范围内。 具有高效、性价比高、逆变器功率较小的优势特征[1]。此外，调速的幅度达到 30%的额定转速范围，变流的容量仅仅维持系统容量的 30% ，MPPT 控制，与变速恒频驱动无功功率、有功等 实现了独立的控制。另一方面，因为风能具有不稳定以及捕获最大风能的条件，发电机的转速的变化是连续性的，并且频繁地在同步转速上、下之间存在波动的情况， 为有效促进风力机组能够追踪以及捕获到最大的能量，从而保障电网对输入电力所提出的条件。因此在这种情况下，风力发电机务必需要变速恒频地进行运行。

2 关于风力发电机组的运行性能测试技术研究

2.1 机械载荷的测试

机械载荷的测试主要分为三个部分的测试，内容包括：（1）风力发电机组机械载荷测试系统。在通常的情况下，风力发电机组的机械载荷检测系统通过把变电桥转换为载荷信号的传感器，从而实现对风力发电机组机械结构内部核心组件载荷状态的测试。一般在信号调理装置的内部中，模拟滤波器所输出的截止频率与传感器的输出模拟信号相比，有效频率超过了 3 倍左右，以此作为降低噪声与虚假信号的影响程度。而数据采集装置所输出的采样频率与测试信号的有效频率相比，通常超出 8 倍左右，存储装置和数据显示需要进行自动储存时间序列、统计等方面的数据和，还要自动形成俘获矩阵。（2） 风轮叶片根部弯矩的测试。在对风轮叶片根部弯矩的测试过程中，测试 传感器一般都使用电阻应变片，首先把应变片粘贴在叶片的内部位置，这主要是为了避免雷电或者相关的环境外力因素对应变片产生影响或破坏。在正常的情况下，应变片需要安设于叶片根部的圆柱形范围内，全部应变片至叶片边缘的距离必须要保持一致，这样主要是为了能够控制叶片挥舞与摆振信号的交叉敏感度系数在最低的水平。（3）载荷测试的数据处理。在一般的情况下，实现对风力发电机组的机械载荷的测试，首先要建立一个统计数据库，同时还要采集到各种时间序列信息数据。风力发电机组在正常情况下承载的外部载荷通常是因为时间变化的动态随机载荷，因此要涉及到俘获矩阵将数据，进而有序和完整对所获得的时间系列数据进行整理，并且将该数据作为研究风力发电机组机械载荷的根据[2]。

2.2 电压闪变和波动的测试

在一般情况下，电压波动指的是相关的电压变动以及工频电压包络线的正常周期变化。闪变情况则指的是白炽灯的照度在由于电压波动出现变化的情况下，人的肉眼对白炽灯照度发生变化的一种主观感受，这是一种代表电压波动实际轻重程度的硬性指标。

2.3 谐波的测试

根据现行的技术标准，为了能够有效限制电网谐波，我国出台了谐波标准，这项标准方案主要适用于一些频率为 标称电压 10kV及以下、 50Hz国家公用电网，目标在于有效地将公用电网中的谐波限制于被认可的幅度内，从而确保电网的电能质量，同时进一步预防因为谐波 的问题对用户电气设备与电网带来威胁[3]。

3 结语

根据上述内容，对风力发电机组运行性能进行测试主要是为了掌握风力发电机组的运行情况，确认系统内部是否存在故障损坏的问题，进而对风力发电机组运行与维护奠定坚实的基础，此外，通过加大对测试技术自主研发的投入，能够提升我国发电机组的设计与制造水平，进而推动风力发电行业的可持续发展。