带能量回收功能的风场模拟装置的制作方法

本发明属于风力发电机技术领域，具体是涉及一种带能量回收功能的风场模拟装置。

背景技术：

风机的功率正朝着2兆瓦以上发展，风机功率的提高导致风机的造价和工作可靠性要求显著提升。现有兆瓦级风机的性能实验大多采用电机对拖实现加载，并不是采用模拟风场对风机叶片进行加载，不能准确模拟兆瓦级风机在实际运行过程的载荷特性。为提高风机的运行可靠性，2兆瓦及以上风机在研制过程中开展模拟风场下的性能实验已成为趋势。但是，2兆瓦以上的风机进行模拟实验，需要的能量较大，而现有的模拟实验装置，无法对风机模拟实验时产生的电能回收利用，造成了能源的极大浪费，增加了实验成本。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单，能够对2兆瓦以上的风机开展模拟的带能量回收功能的风场模拟装置，该风场模拟装置能够实现能量的回收和再利用，具有节约能源、实验成本低的优点。

本发明采用的技术方案是：一种带能量回收功能的风场模拟装置，包括气罐、压力传感器、阀组、导流罩、风速风向传感器、实验风机，风机输出开关、整流器、储能器、直流电动机、压缩机和控制器，压力传感器、风速风向传感器、储能器分别与控制器的输入端连接；阀组、实验风机、风机输出开关、直流电动机分别与控制器的输出端连接；压力传感器用于测量气罐的压力，气罐、阀组与导流罩依次连接，导流罩的出口正对着实验风机，风速风向传感器安装在导流罩的出口；实验风机的输出端依次连接风机输出开关、整流器、储能器和直流电动机，直流电动机和压缩机连接，压缩机的出风口连接气罐。

上述的带能量回收功能的风场模拟装置中，还包括交流电源和交流电源开关，交流电源开关与控制器的输出端连接，交流电源输出端接有交流电源开关，交流电源开关的输出端与整流器的输入端相连。

上述的带能量回收功能的风场模拟装置中，阀组包括n（n＞3）个电控比例阀，导流罩上相对应的设有n个气孔，n个电控比例阀的进气口分别与气罐连接，n个电控比例阀的出气口分别与导流罩上的n个气孔连接，控制器能控制每个电控比例阀的开度大小和开关。

上述的带能量回收功能的风场模拟装置中，所述的导流罩呈锥台形，入口截面小，出口截面大。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过将实验风机输出电能存入储能器能实现模拟风场能量的部分回收，通过将储能器中能量驱动直流电机带动压缩机产生高压气体实现能量的再利用，节约了风机模拟实验所需的能量，降低了实验成本。

2、本发明通过控制器控制阀组开度与开关组合能实现模拟风场风速大小和方向的控制，可以模拟不同工况下的风机状况，适应性好。

3. 本发明结构简单，操作方便。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的阀组结构示意图。

图3是本发明的导流罩结构主视图。

图4是本发明的导流罩结构左视图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

如图1所示，本发明包括气罐1、阀组2、导流罩3、风速风向传感器4、实验风机5、风机输出开关6、整流器7、储能器8、直流电动机9、压缩机10、压力传感器11、交流电源开关12、交流电源13、控制器14。压力传感器11、风速风向传感器4、储能器8分别与控制器14的输入端相连。阀组2、实验风机5、风机输出开关6、交流电源开关12、直流电动机9分别与控制器14的输出端相连。压力传感器11用于测量气罐1的气压，并将压力值传输给控制器14。气罐1、阀组2与导流罩3依次连接，导流罩3的出口正对着实验风机5，风速风向传感器4安装在导流罩3的出口。实验风机5的输出端依次连接有风机输出开关6、整流器7、储能器8、直流电动机9和压缩机10，压缩机10的出风口连接气罐1。所述的交流电源13输出端连接交流电源开关12，交流电源开关12的输出端与整流器7的输入端相连。

本发明的工作过程如下：当控制器14检测到储能器8的储能量较低时，风机输出开关6和交流电源开关12处于接通状态，实验风机5和交流电源13同时通过整流器7给储能器8充电，当控制器14给出实验装置运行指令后，压缩机10在直流电动机9的带动下工作，从压缩机10输出的压缩空气进入气罐1，气罐1中的压缩气体通过阀组2进入导流罩3，在导流罩3的引导下形成空气流场。风速风向传感器4检测导流罩输出端面的流场速度与方向，并反馈给控制器14，如果导流罩3中的风场速度与方向没有达到预定值，控制器14就会对阀组2的开度和开关组合进行调节直至满足要求。实验风机5位于导流罩3的出口，实验风机5在风场作用下进行相关性能实验。

当控制器14检测到储能器8的储能量较高时，风机输出开关6处于接通状态，交流电源开关12处于断开状态，实验风机5通过整流器7给储能器8充电。

从图1中可以看出，实验风机5位于导流罩3的出口，实验风机5在导流罩3形成的风场作用下发电并输出电能，实验风机5输出的电能通过整流器7进入储能器8，从而实现风场部分能量的回收。

图2是本发明优选实施例的阀组内部结构示意图，阀组2包括n个电控比例阀，n的数量大于3，每个电控比例阀有一个进气口和一个出气口，如图2中，电控比例阀V1的进气口为P1，出气口为T1，电控比例阀V2的进气口为P2，出气口为T2，电控比例阀Vn的进气口为Pn，出气口为Tn，控制器14可以控制阀组2内每个电控比例阀的开度大小和开关状态。每个电控比例阀的进气口与气罐连接。

图3、图4是本发明的导流罩3的主视图和左视图，导流罩3呈锥台形，入口截面小，出口截面大，在入口截面分布有n个气孔31，n个气孔31分别与阀组2中的n个电控比例阀的出气口相连。

从图3和图4可以看出，当控制器14控制阀组2中电控比例阀1～电控比例阀n的开度与开关组合时，其相连接的气孔将在导流罩3中形成不同风速和风向的风场，从而实现模拟风场风速大小和方向的控制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。