[发明专利]风力机模拟系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及风力机模拟系统及其方法，更具体而言，涉及通过监视风力机的状态来使风力机的运行优化并且预测构成部件的疲劳寿命来决定部件更换周期的风力机模拟系统及其方法。

背景技术

风力发电系统因作为能源的风速的可变性所导致的输出功率的不规则性，有可能降低周边系统用户和负载的电压、频率等电力质量，因此需要开发出能够体现实际风力发电系统的特定运行条件的风力发电模拟器甚至风力机模拟系统。

作为与此相关的技术，以往的风力机模拟系统仅执行评价风力机的齿轮箱或发电机的性能的功能。即，以往的风力机模拟系统不对作用于风力机的风进行模拟，而直接在马达上连接齿轮箱或发电机来仅执行了性能评价，因此，存在不能模拟风力机的实际运行条件的制约性。

此外，在以往的风力机模拟系统中，为了模拟桨叶的惯性而使用了飞轮（flywheel），但是，此时系统变得复杂，还发生了费用增加的问题。

因此，需要开发与MW级风力机具有相似性从而能够体现实际风力机的运行环境的风力机模拟系统是实际情况。

发明内容

发明所要解决的问题

本发明的实施例的目的在于提供一种被设计成与实际风力机具有相似性从而能够模拟实际风力机的运行条件的风力机模拟系统及其方法。

用于解决问题的手段

本发明的一个方案提供一种风力机模拟系统，用于模拟实际风力机的运行条件，包括：风力机模型部，包括风轮和传动系统，该风轮包括在表面安装有多个应变传感器的模拟桨叶和用于配置上述模拟桨叶的轮毂，该传动系统增减上述风轮的转速，并传递动力；驱动部，包括用于驱动上述风轮的驱动马达；发电部，包括发电机，该发电机将在上述风力机模型部产生的旋转力变换为电能；以及控制部，对上述风力机模型部、驱动部或发电部中的一个以上进行控制。

在上述风力机模型部的上述轮毂可形成有通风口。

此外，上述风力机模型部的上述传动系统可包括增速机，该增速机使上述模拟桨叶的转速增加，以使其能够以适合于上述发电部的发电的转速旋转。

此外，上述发电部可进一步包括发电机转换器，该发电机转换器接收上述发电机的转速数据或转矩数据中的至少一个数据的输入，并在与上述控制部之间进行收发。

此外，可在上述传动系统和上述发电部，安装有多个加速度传感器、温度传感器或转速传感器中的至少一个传感器。

此外，上述传动系统可进一步包括配置在上述风轮和上述发电机之间的第一减速机，上述驱动部可进一步包括配置在上述驱动马达和上述风轮之间的第二减速机。

另一方面，上述控制部可包括：驱动控制部，对上述驱动部的驱动马达的转矩量或上述风力机模型部的上述模拟桨叶的桨距角进行控制；状态监视部，从上述风力机模型部和上述发电部接收转矩数据、转速数据、角速度数据、温度数据或应变数据来进行加工处理；以及发电机控制部，在与上述发电机转换器之间收发上述发电机的转速数据或转矩数据中的至少一个数据来控制上述发电机的生产电力。

此外，上述风力机模拟系统相对于上述实际风力机，满足下面的公式1。

公式1：

J_aω_a²/P_a＝J_sω_s²/P_s

ω_aR_a/v_a＝ω_sR_s/v_s

ω_a³R_a⁵＝sω_s³R_s⁵

在此，J为惯性力矩，w为桨叶转速，P为额定输出，R为桨叶的半径，v为额定风速，下标a表示实际风力机，下标s表示风力机模拟系统。