[实用新型]一种大型风力机全尺寸变桨距模拟实验装置有效

专利信息
申请号: 201420172573.8 申请日: 2014-04-11
公开(公告)号: CN203758742U 公开(公告)日: 2014-08-06
发明(设计)人: 戴巨川;张帆;刘德顺;文泽军;刘子其 申请(专利权)人: 湖南科技大学
主分类号: G01M15/00 分类号: G01M15/00
代理公司: 湘潭市汇智专利事务所(普通合伙) 43108 代理人: 颜昌伟
地址: 411201 *** 国省代码: 湖南;43
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摘要:
搜索关键词: 一种 大型 风力机 尺寸 变桨距 模拟 实验 装置
【说明书】:

技术领域

本实用新型涉及一种大型风力机模拟实验装置,特别涉及一种大型风力机全尺寸变桨距模拟实验装置。

背景技术

目前,世界上研发的大型风力机普遍采用变桨距技术。通过变桨距技术改变叶片桨距角,可以有效改变风力机气动特性,变桨距技术与变速技术结合,显著提高了现代大型风力机的能量捕获效率和输入电网的电能质量,使得风力机在各种工况下都能有良好的运行特性,变桨距技术与变速技术一起构成了大型风力机的核心技术。根据力源的不同,变桨距机构有液压变桨距和电动变桨距两种:液压变桨距系统主要由动力源液压泵站、控制模块、蓄能器与执行机构油缸等组成,代表厂商有Vestas、Acciona、Gamesa、Dewind以及三菱重工等;电动变桨距系统主要由蓄电池、动机、减速箱、控制模块等组成,代表厂商有GE、Nordex、Suzlon、Repower、金风和华锐等。电动变桨距执行机构结构紧凑、控制灵活、动作可靠,不存在液压执行机构中的非线性、漏油、卡塞等现象,已逐渐占据市场优势地位。

在控制策略上,变桨距有统一变桨距和独立变桨距两种方案。统一变桨距指的是风力机所有叶片桨距角调整的步调一致。采用统一变桨时,风轮扫掠面内的风速波动一般被忽略,但实际的风速存在切变现象,并受塔影、湍流等影响,因而风力机不同叶片旋转位置承受的载荷也是不同的,使得叶片、轮毂、机舱和塔架等部件承受交变载荷。独立变桨距指的是对风力机每个叶片进行单独控制,根据控制目标的要求,每个叶片有自己独立驱动执行机构和桨距角的变化规律。与统一变桨距相比,独立变桨距被认为在保证风力机能量捕获的同时,有望缩减风力机关键零部件疲劳载荷。但由于每个叶片采用独立的控制策略,变桨距执行机构中电机、减速器等动作更加频繁,对这些部件的可靠性有更高的要求。目前在商业化大型风力机中实际采用的多为统一变桨距控制策略。

无论是变桨距系统结构设计,还是变桨距控制方法,各种新的思想不断涌现,但由于现代大型风力机单价昂贵,运行环境恶劣,各种新的技术必须经过充分的实验验证才可以应用于实际产品中。

发明内容

为了解决上述技术问题,本实用新型提供一种结构简单、成本低、能够完成多工况下变桨距实验的大型风力机全尺寸变桨距模拟实验装置。

本实用新型解决上述问题的技术方案是:一种大型风力机全尺寸变桨距模拟实验装置,包括轮毂、基座、叶片、驱动装置、加载装置、传感检测装置和变桨距控制系统,基座固定在地基上,轮毂固定在基座上,所述轮毂上设有内齿圈,叶片用螺栓固定在内齿圈上,所述驱动装置和加载装置固定安装在轮毂内,所述传感检测装置分别与驱动装置、加载装置相连,所述变桨距控制系统分别与驱动装置、加载装置、传感检测装置相连。

上述大型风力机全尺寸变桨距模拟实验装置中,所述驱动装置包括驱动电机、齿轮箱Ⅰ和齿轮Ⅰ,驱动电机与齿轮箱Ⅰ相连,齿轮箱Ⅰ与齿轮Ⅰ连接,所述齿轮Ⅰ与轮毂内齿圈相啮合。

上述大型风力机全尺寸变桨距模拟实验装置中,所述加载装置的结构与驱动装置结构相同,包括加载电机、齿轮箱Ⅱ和齿轮Ⅱ,加载电机与齿轮箱Ⅱ相连,齿轮箱Ⅱ与齿轮Ⅱ连接,所述齿轮Ⅱ与轮毂内齿圈相啮合,加载装置与驱动装置并行布置在轮毂内。

上述大型风力机全尺寸变桨距模拟实验装置中,所述传感检测装置包括编码器、振动传感器、温度传感器、转矩/速度传感器,驱动电机的端部、加载电机的端部、齿轮Ⅰ的轴心处、齿轮Ⅱ的轴心处均设有编码器,编码器的信号输出端与变桨距控制系统相连,所述驱动电机与齿轮箱Ⅰ之间、加载电机与齿轮箱Ⅱ之间设有转矩/速度传感器,转矩/速度传感器的信号输出端与变桨距控制系统相连,齿轮箱Ⅰ和齿轮箱Ⅱ上均设有振动传感器和温度传感器,振动传感器、温度传感器的信号输出端与变桨距控制系统相连。

上述大型风力机全尺寸变桨距模拟实验装置中,所述变桨距控制系统包括中央控制器和两个变频器,所述中央控制器分别与两个变频器相连,两个变频器之间通过直流母线相连,两个变频器分别与加载装置、驱动装置的加载电机、驱动电机相连。

上述大型风力机全尺寸变桨距模拟实验装置中,所述变桨距控制系统还包括显示屏,所述显示屏与中央控制器相连。

本实用新型的有益效果在于:本实用新型采用多种传感器,能够对变桨距位置、变桨距速率、振动等参数进行测量,从而准确获得所需各种参数,实现变桨距运行参数测试,得到的实验结果符合工程实际情况,能够完成多工况下变桨距实验。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构主视图。

图2为图1的剖视图。

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