[发明专利]一种风力发电机测试装置及方法

权利要求书

1.一种风力发电机测试装置，其特征在于，包括有风轮、第一传动轴、第二传动轴、第一联轴器、第二联轴器、扭矩传感器、功率仪、滑动变阻器、发电机和可以水平或竖直放置的U型底座；所述风轮与所述第一传动轴连接；所述第一传动轴末端设置第一伞齿轮，所述第二传动轴末端设置第二伞齿轮；所述第一传动轴与所述第二传动成垂直放置，同时，所述第一伞齿轮和所述第二伞齿轮啮合，以实现所述第一传动轴与所述第二传动轴垂直传动；所述第一传动轴与所述第二传动轴的两端均设置有轴承座，所述轴承座固定于所述U型底座；所述第二传动轴与所述扭矩传感器通过所述第一联轴器连接，所述扭矩传感器固定于所述U型底座；所述扭矩传感器与所述发电机通过所述第二联轴器连接，所述发电机固定于所述U型底座，所述滑动变阻器分别与所述功率仪和所述发电机连接。

2.根据权利要求1的测试装置，其特征在于，所述U型底座包括有水平部件和设于水平部件两端的第一垂直部件与第二垂直部件。

3.根据权利要求2的测试装置，其特征在于，所述第一传动轴固定于所述第一垂直部件上，所述发电机固定于所述第二垂直部件上，所述第二传动轴、扭矩传感器固定于所述水平部件上。

4.根据权利要求1的测试装置，其特征在于，所述第一传动轴设置有刹车盘和刹车器，以防止所述风轮高速运转甚至出现飞车情况损坏所述扭矩传感器。

5.根据权利要求1的测试装置，其特征在于，所述风轮的类型包括有垂直风力发电机所用风轮和水平风力发电机所用风轮。

6.根据权利要求1的测试装置，其特征在于，还包括计算机；所述扭矩传感器和所述功率仪均与计算机连接，以将收集到的数据传送至所述计算机。

7.根据权利要求1的测试装置，其特征在于，所述测试装置还设置有用于测算风速的风速计。

8.一种风力发电机测试方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求6所述测试装置上，包括以下步骤：

步骤1：将所述风力发电机测试装置置于风洞试验段中，使所述风轮在所述风力试验段设定的风速下转动；

步骤2：所述扭矩传感器测量所述风轮的轴扭矩和转速数据并传输至所述计算机，所述功率仪测量所述发电机的输出功率并传输至所述计算机；

步骤3：利用计算机计算得到所述风轮的第二功率系数K_P、加速比J，风力发电机整机的发电效率η_t以及发电机的发电效率η_G；

所述第二功率系数K_P＝2M/ρAω²R³，加速比J＝V_∞/ωR，所述第二功率系数K_P和加速比J用于反映风轮的气动性能；

所述风力发电机整机的发电效率η_t＝2P_G/ρAV³；

所述发电机的发电效率η_G＝η_tJ³/K_P；

其中，M为风轮轴扭矩，ρ为气流密度，A为风轮扫掠面积，ω为风轮旋转角频率，R为风轮旋转半径，V_∞为无穷远处气流速度，V为来流风速，P_G为发电机输出功率。

9.根据权利要求8的测试方法，其特征在于，所述滑动变阻器作为所述发电机的负载，通过改变所述滑动变阻器的阻值能够改变所述发电机和所述风轮的转速，以使能够在同样风速情况，测试不同转速下所述风轮的气动效率和所述发电机的发电效率。

10.根据权利要求8的测试方法，其特征在于，步骤1所述风力发电机测试装置可以用于测试垂直风力发电机和水平风力发电机。