1.一種測量風電機組縮比模型性能曲線的試驗裝置,用于在模擬風場環境下測量風電機組模型的功率曲線和推力曲線,包括風洞、風電機組模型和數據采集控制器,其特征在于,
2.根據權利要求1所述的一種測量風電機組縮比模型性能曲線的試驗裝置,其特征在于,所述負載電機為無刷直流電機,采用轉速、電流雙環控制并通過pid算法實現,速度給定信號與速度反饋信號送給轉速調節器,轉速調節器的輸出作為電流信號的參考值,將其與電流信號的反饋值同步送至電流調節器,電流調節器的輸出為電壓參考值,與給定載波比較后形成pwm調制波,控制電子開關線路的實際輸出電壓。
3.根據權利要求1所述的一種測量風電機組縮比模型性能曲線的試驗裝置,其特征在于,所述試驗裝置在拆除將風電葉片情況下,調控負載電機的轉速使風輪運行于指定轉速并進行數據的同步采集,所采集的數據至少包括負載電機的輸出轉矩tmotor、實時轉速ωmotor和當前位置ψ,轉速轉矩傳感器的轉矩tsensor和轉速ωsensor,以及三分力傳感器測量的推力氣動載荷數據fx、fy、mz,基于傳感器前后部摩擦扭矩分別滿足tf1=tsensor、tf2=tsensor+tmotor,通過進行不同轉速試驗獲得傳感器前后兩部分摩擦扭矩與轉速的對應關系tf1-ω、tf2-ω。
4.根據權利要求3所述的一種測量風電機組縮比模型性能曲線的試驗裝置,其特征在于,所述試驗裝置在安裝風電葉片情況下,控制負載電機的轉速使風輪運行于指定轉速并進行數據的同步采集,所采集的數據至少包括轉速轉矩傳感器反饋的轉速、轉矩,負載電機反饋的轉速、轉矩,以及三分力傳感器反饋的推力氣動載荷數據,根據所采集的tsensor、tmotor以及所確定的tf1-ω和tf2-ω關系,求出風輪對應轉速下所受轉矩trotor,繼而求出風輪的功率系數cp、葉尖速比λ并繪出風電機組模型的cp-λ曲線,其中:
5.根據權利要求4所述的一種測量風電機組縮比模型性能曲線的試驗裝置,其特征在于,通過分別計算輪轂、塔架、三分力傳感器本體這三部分沿流向的投影面積a1、a2、a3以及這三部分的阻力系數cd1、cd2、cd3,根據計算出這三部分所受的氣動推力之和,之后根據frotor=fx-ft-other計算風輪所受氣動推力frotor,進而求出風輪的推力系數最后根據求得推力系數的ct、葉尖速比λ繪出風電機組模型的ct-λ曲線。
6.一種測量風電機組縮比模型性能曲線的試驗方法,其特征在于,采用上述權利要求1~5任一項所述的試驗裝置開展風電機組模型性能曲線測量,其特征在于,所述試驗方法在實施時至少包括如下步驟:
7.根據權利要求6所述的一種測量風電機組縮比模型性能曲線的試驗方法,其特征在于,上述步驟ss1中,根據風輪氣動扭矩trotor和電機輸出扭矩tmotor的方向將風電機組模型在風洞環境中各工況下的扭矩關系劃分為四種情況:
8.根據權利要求6所述的一種測量風電機組縮比模型性能曲線的試驗方法,其特征在于,上述步驟ss2、ss3中,預設運行參數至少包括不同工況下的風電機組模型轉速、試驗時長、控制時間步長、采樣頻率、初始標零,按照預設運行參數啟動試驗裝置直至運行狀態穩定。
9.根據權利要求6所述的一種測量風電機組縮比模型性能曲線的試驗方法,其特征在于,上述步驟ss3中,通過控制變槳電機以調整各風電葉片的槳矩,使得在不同風速和轉速工況下,葉片的迎角保持最佳攻角,從而最大限度提高風輪的氣動效率和功率捕獲效率。
10.根據權利要求6所述的一種測量風電機組縮比模型性能曲線的試驗方法,其特征在于,上述步驟ss4中,按照分別計算輪轂、塔架、三分力傳感器本體這三部分的雷諾數re1、re2、re3,其中,ρ為空氣密度,l為部件的特征長度,μ為空氣的動力粘度,之后根據圓柱體雷諾數與阻力系數的關系曲線獲得塔架、三分力傳感器本體的阻力系數cd2、cd3,根據錐體雷諾數與阻力系數的關系曲線近似獲得輪轂的阻力系數cd1。