[发明专利]适用于风洞试验的小功率风力机气动特性测量装置

权利要求书

1.一种适用于风洞试验的小功率风力机气动特性测量装置，包括风洞和位于风洞中的风力机，所述风力机包括安装在风机轴前端的轮毂，所述轮毂的圆周上安装有叶片，所述风机轴与风洞共轴线，其特征在于：所述风机轴的中段安装于轴承座中，所述风机轴的后端通过联轴器一与扭矩仪的一端相连，所述扭矩仪的另一端通过联轴器二与三相异步发电机的转子轴相连接；所述轴承座及扭矩仪安装在风力机底座上，风力机底座与三相异步发电机均固定在共同底座上，所述共同底座的重心点置于六分量天平上，六分量天平固定在风力机支架的顶部；所述三相异步发电机的三相输出端通过空气开关及熔断器与三相全桥整流电路的输入端相连，三相全桥整流电路的输出端连接有主回路滤波电容组且通过固态继电器一与负载相连；各叶片分别设有沿自身长度方向延伸的叶片内孔道，选取某个叶片作为测压叶片，在测压叶片上选取测压截面，所述测压截面距离风机轴轴线的距离为L，L＝0.5～0.7R，其中R为叶片的回转半径；测压叶片的吸力面和压力面上对应设有多个测压孔，吸力面与压力面交汇处的前缘点也设有测压孔，各测压孔的轴线均位于所述测压截面上，各测压孔中分别埋设有薄膜压力传感器；所述轮毂的前端面固定有压力数据采集器，压力数据采集器的前端面固定有无线通信装置；各薄膜压力传感器的信号线沿叶片内孔道穿行至轮毂内腔并且分别与压力数据采集器的信号输入端相连，所述压力数据采集器采集到的各测点的压力值通过所述无线通信装置发送给上位机；以测压截面为中心在测压叶片的吸力面和压力面上分别开有方形窗口，在方形窗口中分别覆盖有方形窗板，方形窗板的底部分别通过玻璃胶粘接在叶片本体上，所述方形窗板的外表面与该方形窗板所在区域的叶片的形状相一致，方形窗板四周的拼缝采用玻璃胶填补至与叶片表面平滑；多个所述测压孔分布在所述方形窗板的中线上；所述方形窗板在自身长度方向由一大一小的两块拼接而成，两块之间的拼接缝平行于所述方形窗口的短边，小窗板的长度为大窗板长度的1/12～1/8。

2.根据权利要求1所述的适用于风洞试验的小功率风力机气动特性测量装置，其特征在于：所述风洞中位于风力机来流方向的前方0.5米处安装有静压探头和总压探头，所述静压探头和总压探头的信号输出端分别与电子压力扫描阀的风压信号输入端连接，电子压力扫描阀的风压信号输出端与控制系统CPU的风压信号输入端相连。

3.根据权利要求2所述的适用于风洞试验的小功率风力机气动特性测量装置，其特征在于：所述扭矩仪的信号输出端通过扭矩信号通讯电路与CPU的扭矩信号输入端相连；所述六分量天平的信号输出端与CPU的数据信号输入端相连；所述三相全桥整流电路的输出端设有电流信号调理电路，电流信号调理电路的电流信号输出端与CPU的电流信号输入端相连；所述三相异步发电机的转子轴尾端安装有光电编码器，所述光电编码器的信号输出端与转速信号调理电路的输入端相连，转速信号调理电路的输出端与CPU的转速信号输入端相连；所述CPU的脉宽调制信号输出端通过PWM驱动电路控制固态继电器一的通断；CPU与所述上位机进行双向通讯。

4.根据权利要求3所述的适用于风洞试验的小功率风力机气动特性测量装置，其特征在于：所述CPU采用STM32F103ZET6模块，所述电子压力扫描阀的总压信号输出端与CPU的PC4端口相连，电子压力扫描阀的静压信号输出端与CPU的PC5端口相连；所述电流信号调理电路包括串联在负载回路中的采样电阻R59，采样电阻R59的两端分别与运算放大器U1D的两输入端相连，运算放大器U1D的输出端通过相互串联的电阻R61和电阻R62与运算放大器U1B的同相输入端相连，电阻R62与模拟地VSSA之间连接有电容C29，电阻R61与运算放大器U1B的输出端之间连接有电容C30，运算放大器U1B的输出端与运算放大器U1A的同相输入端相连，运算放大器U1A的输出端AOUT0与CPU的PA0端口相连。