[發明專利]雙葉片模型風力發電機實驗臺及實驗方法

有效

• 申請號: 201510430457.0
• 申請日: 2015-07-21
• 公開（公告）號: CN105181307B
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 劉穎明;謝洪放;張森林;崔戈;王建國
• 申請（專利權）人: 沈陽華人風電科技有限公司
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 宋鐵軍;周智博

1.雙葉片模型風力發電機實驗臺的實驗方法，其特征在于：該實驗臺兩葉片風機平臺和配電及控制系統構成；兩葉片風機平臺包括輪轂（1）、變槳機構（2）、葉片（3）、主軸（4）、扭矩檢測儀（5）、扭矩加載器（6）、導電滑環（7）及支撐架（8）；葉片通過變槳機構與輪轂連接，葉片通過主軸與扭矩加載器連接，主軸上串入扭矩測試儀及軸向力測試儀，輪轂通過導電滑環實現與外部電氣聯絡；主軸（4）設置在支撐架（8）上；

配電及控制系統由配電回路及主控制單元構成，配電回路提供實驗系統所有部件供電，控制系統包含主控制器、信號采集及通訊單元，主控制器連接信號采集及通訊單元，信號采集及通訊單元連接扭矩檢測儀（5）；

該方法的步驟如下：

首先，實驗臺上電進行自檢，將葉片通過變槳機構與輪轂連接，使變槳機構實現葉片0-90度旋轉，使葉片吸收的風能通過主軸傳遞給扭矩加載器，調節主軸加載器的加載力矩實現負載大小調節，利用主傳動軸上串入的扭矩測試儀及軸向力測試儀負載對主傳動軸所受的旋轉扭矩及軸向力檢測；

通過導電滑環實現輪轂與外部電氣聯絡，在自動運行模式下，實驗系統根據設定的控制流程進行自動運行控制，其中包括自動槳距角調節，負載轉矩自動加載，在自動模式轉矩-功率數據的基礎上，手動調節變槳角度、負載力矩的給定值調節；

通過人機界面觀察數據采集顯示系統，得到實驗臺的有關數據；在整個實驗過程中，實驗臺的保護系統起到保護監視實驗臺的全部部件的設備安全和實驗人員安全；

通過變槳系統進行偏航變槳，實現葉片的氣動性能檢測，以及對葉片的功率調整性能、低風發電、大風功率調整以及失速性能進行分析研究。

2.根據權利要求1所述的雙葉片模型風力發電機實驗臺的實驗方法，其特征在于：利用葉片吸收風能并通過主軸傳遞給扭矩加載器，調節主軸加載器的加載力矩實現負載大小調節；加載力矩大小通過主控制系統控制設定，實現在無電機的情況下模擬實際風機運行。

3.根據權利要求1所述的雙葉片模型風力發電機實驗臺的實驗方法，其特征在于：在實驗臺運行中對扭矩、推力、轉速進行檢測并將數據傳送到主控系統，對輪轂旋轉角度進行測量。

4.根據權利要求1所述的雙葉片模型風力發電機實驗臺的實驗方法，其特征在于：將采集的信號以實時曲線的形式顯示，并進行實時分析，記錄保存給葉片性能分析研究提供極大的方便。

5.根據權利要求1所述的雙葉片模型風力發電機實驗臺的實驗方法，其特征在于：

兩葉片風機平臺：

（1）變槳系統:通過電氣信號，控制變槳電機動作，變槳電機以恒定速度實現槳葉0-90度位置同步控制；

（2）扭矩加載:扭矩加載通過扭矩加載儀實現，加載力矩大小通過主控制系統給定；

（3）扭矩檢測:由扭矩測試儀檢測主軸所受的轉矩，并將信號傳送到主控制系統；

（4）推力檢測： 由傳感器將推力信號傳送到主控制系統；

（5）偏航功能： 塔筒底部手動旋轉調節；

（6）轉速檢測：通過轉速傳感器檢測主軸轉速，將信號傳送到主控制系統；

（7）輪轂旋轉角度測量；

配電及控制系統：

（1）自動運行模式

在自動運行模式下，實驗系統按照設定的控制流程進行自動運行控制，其中包括自動槳距角調節，負載轉矩自動加載功能；

（2）手動運行模式

系統在手動運行模式下，完成以下功能：在自動運行模式轉矩-功率數據的基礎上，手動調節變槳角度、負載力矩的給定值調節。