[实用新型]小型风力发电机性能测试系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及发电机组性能测试系统，具体涉及一种小型风力发电机性能测试系统。

背景技术

目前，小型风力发电机主要应用在远离电网的边远地区，如草原牧区、山区、海岛等地区。在这些地区架设输电线路非常困难，用电成本也很高；同时，这些地区往往存在比较大的风力资源，特别适合小型户用型风力发电机的使用。近几年，我国10kW以下风力发电系统发展很快，尤其是2kW以下的机型，从设计制造到运行维护都取得了许多成功的经验，解决了一大批无电少电的农、牧、渔民的基本生活用电问题。但是，现有系统一般采用发电机输出直接对蓄电池进行充电，并没有对风力机转换环节进行控制，使得风能利用系数比较低，一般在0.3左右。根据贝茨理论，风能利用系数的极限值为0.593，如果控制风力机总是以最佳叶尖速比运行，年发电量可以提高20％～30％。依据风力机只有在最佳叶尖速比下运行，才能输出最大功率之理论，以小型风力发电机为对象，对其进行最大功率跟踪的分析和研究是所属领域技术人员关注和需要解决的问题。而目前尚未有小型风力发电机性能测试平台，研究分析其输出功率，并对其优化，由此制约了小型风力发电机实现功率最优控制的目的。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的是提供一种结构简单、测试方便和结果准确的小型风力发电机性能测试系统。

本实用新型的目的是这样实现的：小型风力发电机性能测试系统，其特点在于包括小型风力发电机、风道、风源和工控机，小型风力发电机面向风道并设于出风口，风道出风口处安装有风速计；风源为轴流式通风机设于风道的另一端，并用变频器与通风机相连，用于调节其转速以产生模拟风速；风速计和风力发电机通过数据采集卡连接工控机。

作为本实用新型的进一步优化，所述风源为并列设置的多台轴流式通风机构成，这样可以更加有利于自然风速模拟。

作为本实用新型进一步改进，所述小型风力发电机的底座固定在可上下移动的套筒上，这样可调节待检测的小型风力发电机的上下位置，使其利于检测。

作为本实用新型进一步优化，所述风道内还安装有整流筛，可对用作风源的通风机组产生的风流进行整流，使其在出风口出保持稳定，有利于测试。

本实用新型结构简单、设计合理，具有测试方便和结果准确的特点。

本实用新型通过组建开放式风洞测试实验平台，对某型1kw永磁直流发电机构成的小型风电系统性能分析发现，如果能使发电机的输出电流跟随输出电压按照一定规律变化，就可以使风力机以最佳叶尖速比运行，自动跟踪其最大功率点，从而对提高整个风电系统能量转换效率具有较高的参考价值。

附图说明

图1是一种具体的小型风力发电机组性能测试装置结构示意图；

图2是本实用新型小型风力发电机组性能测试系统原理图；

图3是本实用新型风力机输出功率与转速特性曲线图。

具体实施方式

如图1所示，一种小型风力发电机性能测试系统，主要包括小型风力发电机1、风道2、风源3和工控机6，小型风力发电机1底座固定安装在套筒4上，可使小型风力发电1上下移动，对风力发电机1的位置进行调节，以保证测试状态的稳定，避免因安装原因造成的系统测量误差；为了聚合风能，设计制作风道2作为气流通道，在风道2中内还安装有整流筛9，并在风道2出风口处安装风速计5，以便对风速进行测量；风源3由九台轴流式通风机组成，并用变频器7调节通风机转速以产生模拟风速。发电机测试系统中，待测量的风速值、以及风力发电机输出电压和电流通过数据采集卡8，传送到工控机6中，进行信号的处理和分析。具有测试简便、有效的特点。

本实用新型以开放式风洞为基础的小风机测试技术由轴流式风机作为源动力，采用风力实现柔性连接的方式，主要是为了提高调速稳定性，并且依此做进一步的研究。

参见图2，本实用新型的测试原理为：自然风由平均风速和每个瞬间都在激烈变化的脉动风速所组成。依据风速变化的随机性特征，在测试小型永磁风力发电机的性能时，用风机来提供风源，并用变频器调节风机转速以产生模拟风速。风力发电机输出电压和电流通过与电控箱连接的数据采集卡，传送到工控机中，进行信号的处理和分析。

这样在性能测试分析过程中，须将风速计5测量到的风速转化为风力发电机1风轮上的风速大小，那么依据贝兹假设，风速计5处与发电机1风轮处的流量相同，即

M＝ρA₁v₁＝ρA₂v₂                    (2.1)