多物理域旋转轴系扭振与电力系统次同步振荡实验平台技术方案

本发明专利技术属于多物理域扭振测试技术领域，具体涉及多物理域旋转轴系扭振与电力系统次同步振荡实验平台，该多物理域旋转轴系扭振与电力系统次同步振荡实验平台，包括电网模拟器、基座、碰摩部和防护部。该发明专利技术，通过电网模拟器可灵活的调节电网的谐波与间谐波量，可以进行低电压穿越、谐波，间谐波，三相平衡度等因素研究，并且通过电网模拟器与电脑的实时通信，以实现实物平台信息与实时仿真平台交互，增加实验的便捷性；通过质量块的不同分布，改变惯性轮的重心，引入转子偏心原因导致的激振因素，通过调整碰摩部与惯性部之间的距离，当碰摩部与惯性部碰到时，即引入了转子碰摩的激振因素，提升实际扭振的定量研究效果。提升实际扭振的定量研究效果。提升实际扭振的定量研究效果。

【技术实现步骤摘要】
多物理域旋转轴系扭振与电力系统次同步振荡实验平台


[0001]本专利技术属于多物理域扭振测试
，具体涉及多物理域旋转轴系扭振与电力系统次同步振荡实验平台。

技术介绍

[0002]旋转轴系的扭转振动是一种特殊的振动形式，由于旋转轴系并非绝对刚体，存在弹性，因而在旋转过程中，各弹性部件间会因各种原因而产生不同大小，不同相位的瞬时速度的起伏，形成沿旋转方向地来回扭动。这种扭振将引起材料内部的切向交变扭应力，若扭幅过大，剪切应力超过弹性限度，材料就会产生疲劳积累，当疲劳积累到一定程度时，转轴就会出现裂纹，裂纹进一步发展会导致材料断裂，此类事故在大型轧钢设备、大型汽轮发电机、大型船舶、机车等都屡见不鲜。导致系统产生扭振的因素相当多，其可能是机械惯性系统共振的影响，也可能是机电系统中机电耦合的影响。在电力系统中的机电耦合后，不仅仅产生了轴系扭振的影响，还会产生电力系统次同步振荡，形成了系统中过电压振荡，导致系统切机保护，造成大量功率损失，尤其是电力系统新能源机组尤其是风电机组渗透率提高后，系统中次同步振荡事故屡见不鲜，因此对扭振与次同步振荡进行研究是非常有必要的。
[0003]如果在真实工业应用环境中，要遍历各类扭振与次同步振荡激励因素是不可能的，而且很难进行量化研究，实验代价也比较大，如果通过纯软件环境离线仿真，所建立的数学模型并不能够完全准确表征实际中的旋转轴系与电力系统参数，对实际的扭振与次同步振荡测试方法的验证不够充分，通过实时仿真机，尽管时间尺度上能够验证测试方法的合理性，但与离线仿真的问题是一样的，所建立的数学模型同样不一定完全准确。这样，要能更好地验证轴系扭振与电力系统次同步振荡测试与保护方法，就需要实物扭振与次同步振荡实验系统。
[0004]目前存有扭振实验台，一般都采用旋转机械拖动负载的系统，但目前多数的扭振实验台激振因素比较单一。例如只能通过电气方面原因来进行激振，或者仅仅通过机械方面或者调速系统来进行激振，并且难以定量的调整激振因素的物理量，导致实际扭振比较难以定量研究，而次同步振荡测试台就相当少了，很多都局限在软件仿真方面的研究。
[0005]如中国专利公告号为CN103558003B，公开了一种转子扭振激励与振动分析实验系统，通过在转子的驱动端加入交变激励载荷实现扭振激励，该系统易于在实验室条件下实现，但是，难以定量的调整激振因素的物理量，导致实际扭振比较难以定量研究，而次同步振荡测试台就相当少了，很多都局限在软件仿真方面的研究。
[0006]再如中国专利公告号为CN106768935B，公开了具有柔性支撑的转子实验台，提供了一种具有柔性支撑、刚度可调功能的转子实验台，由柔性支撑装置、转子系统等构成，可研究振动、转速、扭矩和对中偏移对转子装置的影响，但是，难以定量的调整激振因素的物理量，导致实际扭振比较难以定量研究，而次同步振荡测试台就相当少了，很多都局限在软件仿真方面的研究。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供多物理域旋转轴系扭振与电力系统次同步振荡实验平台，能够通过电网模拟器可以灵活地调节电网的谐波与间谐波量，且可定量的调整激振因素的物理量，提升实际扭振的定量研究效果。
[0008]本专利技术采取的技术方案具体如下：多物理域旋转轴系扭振与电力系统次同步振荡实验平台，包括：电网模拟器，所述电网模拟器连接有电脑、变流器a、变流器b和可编程电流源；基座，所述基座上安装有永磁同步电机，所述永磁同步电机的输入端与变流器a相连接，所述永磁同步电机的输出端安装有行星减速机，所述行星减速机远离永磁同步电机的一端安装有转矩传感器，所述转矩传感器的输入端与电网模拟器连接，所述基座上安装有轴承座，所述轴承座的内部转动连接有长轴，所述长轴上安装有惯性部，所述长轴的一端与转矩传感器连接，所述长轴的另一端安装有磁粉制动器，所述磁粉制动器的输入端与可编程电流源连接，所述磁粉制动器远离长轴的一端安装有双馈电机，所述双馈电机的输入端与变流器b连接，所述双馈电机的下端安装有三轴调节部；碰摩部，所述碰摩部安装在基座上，且所述碰摩部位于长轴的正下方，所述碰摩部用于引入碰摩的激振因素；防护部，所述防护部设置有多个，多个所述防护部分别安装在基座的两侧，且所述防护部的一端位于长轴的外侧，所述防护部用于对长轴进行防护。
[0009]在一种优选方案中，所述三轴调节部包括底座、固定杆、螺杆a、固定块、水平板a、水平杆a、水平板b和水平杆b，所述底座固定在基座远离永磁同步电机的一端，所述固定杆固定在底座的上端，所述螺杆a螺纹连接在固定杆的上端，所述固定块固定在螺杆a的上端，所述水平板a转动连接在固定块的上端，所述水平杆a转动连接在水平板a的内部，所述水平板b滑动连接在水平板a的内部，所述水平杆a与水平板b螺纹连接，所述水平杆b转动连接在水平板b的内部，所述双馈电机与水平板b滑动连接，所述水平杆b与双馈电机螺纹连接。
[0010]在一种优选方案中，所述惯性部包括惯性轮、固定管和螺栓，所述惯性轮滑动连接在长轴的外侧，所述固定管固定在惯性轮的一侧，且所述固定管与长轴滑动连接，所述螺栓螺纹连接在固定管的内部。
[0011]在一种优选方案中，所述惯性轮上开设有多个通孔。
[0012]在一种优选方案中，所述碰摩部包括丝杆a、滑块、连接块、丝杆b和凸块，所述丝杆a固定在基座的内部，所述滑块滑动连接在基座的内部，且所述丝杆a贯穿滑块，所述连接块螺纹连接在丝杆a的外侧，且所述连接块与滑块转动连接，所述丝杆b固定在滑块的上端，所述凸块螺纹连接在丝杆b的上端。
[0013]在一种优选方案中，所述凸块的上端安装有碰撞垫。
[0014]在一种优选方案中，所述防护部包括转动杆、螺纹杆、旋转块、圆弧夹和防护管，所述转动杆转动连接在基座的上端，所述螺纹杆螺纹连接在转动杆上端，所述旋转块固定在螺纹杆远离转动杆的一端，所述圆弧夹转动连接在旋转块远离螺纹杆的一端，所述防护管卡接在圆弧夹的内部。
[0015]在一种优选方案中，所述圆弧夹上固定有连接部，所述连接部包括两个滑杆、卡杆、两个限定块、两个压簧、拉杆和卡勾，两个所述滑杆分别转动连接在基座上一侧的圆弧
夹端部的两侧，所述卡杆的两端分别滑动连接在两个滑杆的外侧，两个所述限定块固定在两个滑杆远离圆弧夹的一端，两个所述压簧分别设置在两个滑杆的外侧，所述拉杆固定在卡杆的一侧，所述卡勾固定在基座上另一侧的圆弧夹的端部，所述卡杆与卡勾卡接。
[0016]在一种优选方案中，所述圆弧夹内部的两端均固定有卡块。
[0017]本专利技术取得的技术效果为：本专利技术，在试验时，通过电网模拟器控制永磁同步电机运行，通过行星减速机进行转速的改变，使得转矩传感器运行，进而带动长轴转动，并使惯性部跟随转动，再使得磁粉制动器运行，可使双馈电机跟随转动，转矩传感器采集的数据传输至电网模拟器，反馈至电脑，通过可编程电流源控制磁粉制动器改变机械阻尼的定量调节，通过电网模拟器可灵活的调节电网的谐波与间谐波量，可以进行轴系对中方面的定量影响测试，可以进行低电压穿越、谐波，间谐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.多物理域旋转轴系扭振与电力系统次同步振荡实验平台，其特征在于，包括：电网模拟器（1），所述电网模拟器（1）连接有电脑（2）、变流器a（3）、变流器b（4）和可编程电流源（5）；基座（6），所述基座（6）上安装有永磁同步电机（7），所述永磁同步电机（7）的输入端与变流器a（3）相连接，所述永磁同步电机（7）的输出端安装有行星减速机（8），所述行星减速机（8）远离永磁同步电机（7）的一端安装有转矩传感器（9），所述转矩传感器（9）的输入端与电网模拟器（1）连接，所述基座（6）上安装有轴承座（12），所述轴承座（12）的内部转动连接有长轴（13），所述长轴（13）上安装有惯性部（30），所述长轴（13）的一端与转矩传感器（9）连接，所述长轴（13）的另一端安装有磁粉制动器（11），所述磁粉制动器（11）的输入端与可编程电流源（5）连接，所述磁粉制动器（11）远离长轴（13）的一端安装有双馈电机（10），所述双馈电机（10）的输入端与变流器b（4）连接，所述双馈电机（10）的下端安装有三轴调节部（20）；碰摩部（40），所述碰摩部（40）安装在基座（6）上，且所述碰摩部（40）位于长轴（13）的正下方，所述碰摩部（40）用于引入碰摩的激振因素；防护部（50），所述防护部（50）设置有多个，多个所述防护部（50）分别安装在基座（6）的两侧，且所述防护部（50）的一端位于长轴（13）的外侧，所述防护部（50）用于对长轴（13）进行防护。2.根据权利要求1所述的多物理域旋转轴系扭振与电力系统次同步振荡实验平台，其特征在于，所述三轴调节部（20）包括底座（21）、固定杆（22）、螺杆a（23）、固定块（24）、水平板a（25）、水平杆a（26）、水平板b（27）和水平杆b（28），所述底座（21）固定在基座（6）远离永磁同步电机（7）的一端，所述固定杆（22）固定在底座（21）的上端，所述螺杆a（23）螺纹连接在固定杆（22）的上端，所述固定块（24）固定在螺杆a（23）的上端，所述水平板a（25）转动连接在固定块（24）的上端，所述水平杆a（26）转动连接在水平板a（25）的内部，所述水平板b（27）滑动连接在水平板a（25）的内部，所述水平杆a（26）与水平板b（27）螺纹连接，所述水平杆b（28）转动连接在水平板b（27）的内部，所述双馈电机（10）与水平板b（27）滑动连接，所述水平杆b（28）与双馈电机（10）螺纹连接。3.根据权利要求1所述的多物理域旋转轴系扭振与电力系统次同步振荡实验平台，其特征在于，所述惯性部（30）包括惯性轮（31）、固定管（32）和螺栓（33...

【专利技术属性】
技术研发人员：张卿杰，徐友，左楠，卞康君，张广胜，
申请(专利权)人：南京研旭电气科技有限公司，
类型：发明
国别省市：