[发明专利]一种风力发电机测试装置及方法

说明书

本发明公开了一种风力发电机测试装置及方法，其装置中，风轮与第一传动轴连接；第一传动轴末端设置有第一伞齿轮，第二传动轴末端设置有第二伞齿轮；第一传动轴与第二传动成垂直放置，同时第一伞齿轮和第二伞齿轮啮合，实现垂直传动；第一传动轴与所述第二传动轴的两端均设置有轴承座轴承座固定于U型底座；第二传动轴与所述扭矩传感器通过第一联轴器连接，扭矩传感器固定于U型底座；扭矩传感器与发电机通过第二联轴器连接，发电机固定于U型底座，滑动变阻器分别与功率仪和所述发电机连接；其方法是通过设定风洞风速，在风轮旋转下并收集相关风轮和发电机数据，通过计算结果来评价发力电机的气动效率和发电效率。

技术领域

本发明涉及风力发电机技术领域，尤其涉及一种风力发电机测试装置及方法。

背景技术

社会文明与科技的进步，离不开能源应用技术的发展。随着环境问题和化石燃料的矛盾日益显著，人类对可再生能源的开发利用已迫不及待。风能凭借其储量大、分布广泛和开发技术相对成熟等优点，逐渐成为世界能源结构中的一个重要组成部分。

风能的捕捉和利用主要依靠风力机的风能接收装置，风轮和发电机为该装置的两个核心部件。风轮的气动性能及发电机的发电效率决定着风力机的风能利用率，两者的准确测量主要通过风洞实验。现有的风洞实验一般分两种，一是针对风轮的气动性能进行测试，用于评价风轮设计方案的优劣性；二是针对风力机整机的发电效率进行测试，用于获得整体运行的效率情况。现有技术只能独立地进行两种风洞实验，才能获得足够的数据来计算发电机的发电效率。但两种风洞实验的实验设备不同，这将不可避免地导致设备误差；此外，即使风洞实验中设定的风洞风速相同，也不能确保两种风洞实际运行时的风速能保持一致。因此，多种误差掺杂影响下，难以准确获得发电机的发电效率。另外，风力机风洞实验采用的扭矩传感器属精密仪器且量程较小，现有装置缺乏制动保护装置，在风轮高速运转甚至飞车情况下，若通过电磁制动发电装置，可能会导致轴间扭矩巨大，损坏扭矩传感器。风力机有水平轴和垂直轴风力机两种，而现有实验装置只能测试其中一种类型风力机，在进行不同类型风力机风洞实验时，就必须针对不同类型风力机设计两套实验装置，增加了实验成本。

发明内容

针对上述问题，本发明的一种风力发电机测试装置及方法，能够在同一次实验中获得风轮的气动性能评价，以及风力发电机整机的发电效率；能够保证实验可控和安全；同时适用于垂直轴风力发电机和水平轴风力发电机的测试。

为解决上述技术问题，本发明的一种风力发电机测试装置，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有第一伞齿轮，所述第二传动轴末端设置有第二伞齿轮；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；所述U型底座能够使测试装置具有卧式工作状态和立式工作状态。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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进行计算。