[实用新型]一种用于风力发电机模型试验的信号采集与控制系统

说明书

本实用新型公开了一种用于风力发电机模型试验的信号采集与控制系统，涉及风力发电机领域，包括信号测量采集系统、数据处理系统和控制系统；所述信号测量采集系统包括传感器模块、第一数据采集模块和第二数据采集模块；所述数据处理系统包括第一存储模块、第二存储模块、预处理模块、二次处理模块和显示模块；所述控制系统包括转速控制模块、桨距角控制模块、偏航角控制模块和通信模块；所述信号测量采集系统将采集到的数据传输给所述数据处理系统进行存储、处理和展示；所述控制系统结合处理结果和预设策略，对模型进行控制。本实用新型对风力发电机模型试验中的多种物理数据测量和分析，并控制风机，有效满足当前风机模型试验的复杂测试要求。

技术领域

本实用新型涉及风力发电机领域，尤其涉及一种用于风力发电机模型试验的信号采集与控制系统。

背景技术

近年来，清洁能源的开发与利用越来越受到重视，其中，风能作为广泛存在的清洁能源之一而备受关注。对于风能的开发利用，主要采用陆地和海上风力发电机，将风能转化为电能。

在风力发电机的设计研发阶段，为了提高发电机的工作效率，延长使用寿命，需要对发电机不同部件进行各种各样的测试与控制，但是不论是陆地风力发电机还是海上风力发电机，单台的造价都十分昂贵，建造一台实际的风机用来研究非常不现实。因此，在设计研发阶段，必须进行风力发电机的模型试验，即按照一定的缩尺比例，将实物缩小成可以在实验室进行试验的模型，从而研究实物的情况，以降低成本。

在进行模型试验时，最重要的工作是对选择对控制最关键运行参数进行数据采集，并且进行数据处理，以用于后期研究优化。由于风力发电机涉及的物理量多，包括受力、变形、加速度、扭矩、锚链力、风速、风向等，因此所需要选择合适的传感器种类；此外由于不同传感器采集原理和通信协议不同，还要求采集系统同时兼容多种类型的传感器。另外，试验过程中，采集系统采集到的数据量庞大且复杂，必须对数据进行各种合理的分析处理，以保证整个系统的高效运转。除此之外，在试验进行时，还需要调节风机的迎风方向和风轮的转速控制参数，所以还必须有适用于模型试验的控制系统，使试验更加真实地模拟实际情况。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种用于风力发电机模型试验的信号采集与控制系统，能够全面地测量风力发电机模型试验中的关键运行参数，并对数据进行高效的处理，以对风力发电机的迎风方向和风轮的转速有效控制。

实用新型内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是选择并采集对风力发电机模型试验中的关键运行参数，进行有效的采集、处理、存储和展示，以对风力发电机进行必要的控制。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种用于风力发电机模型试验的信号采集与控制系统，包括信号测量采集系统、数据处理系统和控制系统；所述信号测量采集系统采集风机模型试验的运行数据，传输给所述数据处理系统；所述数据处理系统对所述运行数据进行存储、处理和展示，并将处理结果传输给所述控制系统；所述控制系统根据所述处理结果，以及预设的控制策略，控制风力发电机模型试验的迎风方向和风轮的转速。

进一步地，所述信号测量采集系统包括传感器模块、第一数据采集模块和第二数据采集模块；所述传感器模块采集风机的运行数据，并根据所述传感器的协议不同，分别将所述运行数据传给所述第一数据采集模块和第二数据采集模块；所述第一数据采集模块、所述第二数据采集模块均与所述数据处理系统相连接，并进行数据通信。

进一步地，所述传感器模块包括光纤传感器、加速度仪、扭矩传感器、第一六分力仪、第二六分力仪和风速风向仪；

所述光纤传感器用于测量风轮叶片旋转过程中叶片的受力变形情况；

所述加速度仪用于测量风机机舱处的加速度；

所述扭矩传感器用于测量风轮在外载荷作用下的扭矩值；

所述第一六分力仪用于测量风机塔筒底部固定端处的受力情况；