全地形風(fēng)機(jī)布局模擬裝置及全地形風(fēng)機(jī)布局模擬方法
【專利摘要】一種全地形風(fēng)機(jī)布局模擬裝置，該裝置主要包括可重構(gòu)地形裝置、可調(diào)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、地面假體布置裝置、上位計(jì)算機(jī)及數(shù)據(jù)采集裝置和微觀選址布局與分析系統(tǒng)；可重構(gòu)地形裝置、可調(diào)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、地面假體布置裝置、微觀選址布局與分析系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集裝置均與上位計(jì)算機(jī)連接。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔合理，操作方便，對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)微觀選址人員能夠快速地模擬出在不同地形中的風(fēng)機(jī)的布局，并且能真實(shí)感受到風(fēng)電場(chǎng)的地形地貌和風(fēng)機(jī)的布局，比較利于大面積的推廣應(yīng)用。
【專利說明】
全地形風(fēng)機(jī)布局模擬裝置及全地形風(fēng)機(jī)布局模擬方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)電場(chǎng)微觀選址的技術(shù)領(lǐng)域，具體地來說是一種全地形風(fēng)機(jī)布局模擬
目.0
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)微觀選址是在宏觀選址中選定的小區(qū)域中進(jìn)行的，是為了確定機(jī)組的具體位置，使整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)具有較好的經(jīng)理效益。因此，風(fēng)電場(chǎng)微觀選址對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)是至關(guān)重要的。而微觀選址軟件具有自動(dòng)布置風(fēng)機(jī)的功能，即設(shè)計(jì)人員向計(jì)算機(jī)內(nèi)輸入地形數(shù)據(jù)和風(fēng)數(shù)據(jù)后，上位機(jī)會(huì)自動(dòng)生成布置風(fēng)機(jī)的方案。而設(shè)計(jì)人員通過這種方式只能虛擬地知道風(fēng)機(jī)的布局，不能真實(shí)地感受風(fēng)電場(chǎng)的地形地貌和風(fēng)機(jī)布局，使設(shè)計(jì)人員缺少這方面的視覺體驗(yàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明目的:
本發(fā)明提供一種全地形風(fēng)機(jī)布局模擬裝置，其目的是解決以下問題:以往風(fēng)電場(chǎng)微觀選址軟件只能根據(jù)給定的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、仿真，虛擬地得出機(jī)位布局，而設(shè)計(jì)人員不能真實(shí)地感受風(fēng)電場(chǎng)的地形地貌和風(fēng)機(jī)布局，使設(shè)計(jì)人員缺少這方面的直接體驗(yàn)。
[0004]技術(shù)方案:
一種全地形風(fēng)機(jī)布局模擬裝置，其特征在于:該裝置主要包括可重構(gòu)地形裝置、可調(diào)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、地面假體布置裝置、上位計(jì)算機(jī)及數(shù)據(jù)采集裝置和微觀選址布局與分析系統(tǒng);可重構(gòu)地形裝置、可調(diào)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、地面假體布置裝置、微觀選址布局與分析系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集裝置均與上位計(jì)算機(jī)連接。
[0005]可重構(gòu)地形單元安裝在框架內(nèi)，可重構(gòu)地形裝置由若干地形驅(qū)動(dòng)裝置和可重構(gòu)地形單元構(gòu)成，若干個(gè)可重構(gòu)地形單元為相互插接在一起并可以相互之間相對(duì)上下錯(cuò)位移動(dòng)的構(gòu)件;地形驅(qū)動(dòng)裝置安放在框架的底部，地形驅(qū)動(dòng)裝置包括三個(gè)步進(jìn)電機(jī)、三個(gè)滾珠絲杠系統(tǒng);步進(jìn)電機(jī)包括X軸電機(jī)、Y軸電機(jī)和Z軸電機(jī)，X軸電機(jī)和X軸絲杠系統(tǒng)連接，Y軸電機(jī)和Y軸絲杠系統(tǒng)連接，Z軸電機(jī)和Z軸絲杠系統(tǒng)連接，裝配成三個(gè)X軸，Y軸，Z軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu);X軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定在結(jié)構(gòu)框架底部，X軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上的滑動(dòng)組件與Y軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)垂直相連接，Z軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)垂直于XY軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的平面，并與Y軸滑動(dòng)機(jī)構(gòu)垂直連接，且XYZ三軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)呈笛卡爾空間坐標(biāo)結(jié)構(gòu)；當(dāng)步進(jìn)電機(jī)接收到驅(qū)動(dòng)信號(hào)后，該裝置就可在任意一個(gè)x-y-z坐標(biāo)下運(yùn)動(dòng)，且Z軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)使可重構(gòu)地形單元在高度方向上進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)行地形地貌的重構(gòu)。
[0006]可重構(gòu)地形單元的一個(gè)側(cè)面設(shè)置有內(nèi)凹的T型滑道，在與之相對(duì)的面上設(shè)置有T形凸臺(tái)，相鄰的兩個(gè)可重構(gòu)地形單元之間連接形式為:其中一個(gè)可重構(gòu)地形單元的T形凸臺(tái)插進(jìn)另一個(gè)可重構(gòu)地形單元的T型滑道內(nèi)并能在該T型滑道內(nèi)上下滑動(dòng)。
[0007]若干個(gè)可重構(gòu)地形單元下端面都與裝有液體的軟管相連接，軟管的兩端連接在結(jié)構(gòu)框架的兩端，在地形驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下，可重構(gòu)地形單元在液體重力的牽引下，形成波谷。
[0008]可重構(gòu)地形單元的上端面為能安裝建筑、風(fēng)機(jī)、植被假體的結(jié)構(gòu)，即地面假體布置裝置;該裝置包括三個(gè)步進(jìn)電機(jī)、三個(gè)滾珠絲杠系統(tǒng)和模型加持裝置;步進(jìn)電機(jī)包括X軸電機(jī)、Y軸電機(jī)和Z軸電機(jī)，X軸電機(jī)和X軸絲杠系統(tǒng)連接，Y軸電機(jī)和Y軸絲杠系統(tǒng)連接，Z軸電機(jī)和Z軸絲杠系統(tǒng)連接，裝配成三個(gè)X軸，Y軸，Z軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu);X軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定在結(jié)構(gòu)框架上端面，X軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上的滑動(dòng)組件與Y軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)垂直相連接，Z軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)垂直于XY軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的平面，并與Y軸滑動(dòng)機(jī)構(gòu)垂直連接，即XYZ三軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)呈笛卡爾空間坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，該Z軸滑動(dòng)組件上安裝與Z軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)垂直的加持裝置，加持裝置采用標(biāo)準(zhǔn)的安裝接口，用來固定風(fēng)機(jī)、建筑物和植被的模型；當(dāng)給定步進(jìn)電機(jī)一定的驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，該裝置就可在任意一個(gè)X-y-Z坐標(biāo)下安放風(fēng)機(jī)、建筑物和植被。
[0009]可調(diào)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)主要包括變頻器、軸流風(fēng)機(jī)、風(fēng)向調(diào)向裝置，軸流風(fēng)機(jī)固定安裝在出風(fēng)口后面的平板上，在軸流風(fēng)機(jī)上安裝變頻器，可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)速的調(diào)節(jié)，為微觀布局裝置提供可調(diào)的風(fēng)速;風(fēng)向調(diào)向裝置由掃風(fēng)葉片、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和具有可轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)桿組成，設(shè)在可調(diào)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的出風(fēng)口處；出風(fēng)口殼體的兩個(gè)端面上設(shè)置有工藝孔，每個(gè)掃風(fēng)葉片包括上下兩個(gè)端部，兩個(gè)端部剛好安裝在工藝孔內(nèi)，多個(gè)掃風(fēng)葉片沿驅(qū)動(dòng)桿的延伸方向并列地樞接在驅(qū)動(dòng)桿上，由驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)桿來回往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)掃風(fēng)葉左，右運(yùn)動(dòng)進(jìn)行掃風(fēng)，提供風(fēng)向可調(diào)的風(fēng)源。
[0010]數(shù)據(jù)采集裝置主要為熱線傳感器，用于測(cè)量風(fēng)源的速度和方向，傳感器固定安裝于框架上端面的四個(gè)角上;傳感系統(tǒng)與上位計(jì)算機(jī)通過PLC進(jìn)行通訊連接，完成上位計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)風(fēng)速和風(fēng)向數(shù)據(jù)的集成；隨后微觀選址布局和分析系統(tǒng)能夠進(jìn)行風(fēng)電場(chǎng)微觀布局，并進(jìn)行多風(fēng)機(jī)聯(lián)合仿真，形成風(fēng)機(jī)尾流影響數(shù)據(jù)，并提供布局方案評(píng)價(jià)。
[0011]本裝置需要用到相似換算技術(shù);本裝置提供的風(fēng)電場(chǎng)地形地貌與實(shí)際風(fēng)電場(chǎng)相同，但模型與實(shí)際地形的尺度不同，因此模擬風(fēng)效應(yīng)與實(shí)際情況有差別，需要依據(jù)相似性原理，進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)定和換算。
[0012]優(yōu)點(diǎn)及效果
本發(fā)明是一種全地形風(fēng)機(jī)布局模擬裝置，該裝置采用地形高度驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和可重構(gòu)地形單元，能夠根據(jù)地圖信息快速進(jìn)行地形地貌的重構(gòu)，模擬出各種不同的地形地貌。采用虛實(shí)結(jié)合技術(shù)，把實(shí)際的風(fēng)機(jī)模型、風(fēng)場(chǎng)模型和風(fēng)模型和計(jì)算機(jī)對(duì)風(fēng)數(shù)據(jù)的采集、處理和仿真相結(jié)合起來，動(dòng)態(tài)設(shè)置風(fēng)機(jī)的位置、數(shù)量等，并對(duì)機(jī)位布局進(jìn)行評(píng)價(jià)。該裝置能夠讓設(shè)計(jì)人員真實(shí)地感受風(fēng)電場(chǎng)的地形地貌和風(fēng)機(jī)布局。
[0013]具體優(yōu)點(diǎn)如下:
1、本發(fā)明是在微觀選址過程中確定風(fēng)機(jī)布局的模擬裝置。該裝置中的可重構(gòu)地形單元其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可拼裝、可拆卸，可重構(gòu)地形單元的一個(gè)側(cè)面設(shè)置有內(nèi)凹的T型滑道，在與之相對(duì)的面上設(shè)置有T形凸臺(tái)，相鄰的兩個(gè)可重構(gòu)地形單元之間連接形式為:其中一個(gè)可重構(gòu)地形單元的T形凸臺(tái)插進(jìn)另一個(gè)可重構(gòu)地形單元的T型滑道內(nèi)并能在地形驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下在T型滑道內(nèi)上下滑動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)高度上的可調(diào);無論對(duì)于平坦地形還是復(fù)雜地形，該裝置都能根據(jù)地圖信息快速地重構(gòu)地形地貌。
[0014]2、該裝置能夠進(jìn)行風(fēng)機(jī)布局模擬，動(dòng)態(tài)地設(shè)置風(fēng)機(jī)機(jī)位，并對(duì)機(jī)位布置進(jìn)行評(píng)價(jià)。該裝置采用傳感技術(shù)把采集的風(fēng)數(shù)據(jù)傳遞給上位機(jī)算計(jì)，然后微觀選址布局和分析系統(tǒng)經(jīng)過分析、處理、仿真，進(jìn)行風(fēng)機(jī)機(jī)位設(shè)置。
[0015]3、在風(fēng)電場(chǎng)中，一般風(fēng)電機(jī)組的尾流效應(yīng)可造成風(fēng)能5%左右的損失，所以在風(fēng)場(chǎng)布置時(shí)要盡量減少風(fēng)力發(fā)電機(jī)組尾流效應(yīng)的影響。該裝置能夠進(jìn)行風(fēng)機(jī)尾流模擬，實(shí)現(xiàn)多風(fēng)機(jī)聯(lián)合仿真，形成風(fēng)機(jī)尾流影響數(shù)據(jù)，減少風(fēng)機(jī)組的尾流效應(yīng)的影響，并提供布局方案評(píng)價(jià)。
[0016]4、本裝置運(yùn)用虛實(shí)結(jié)合的技術(shù)，把實(shí)際的風(fēng)機(jī)模型、風(fēng)場(chǎng)模型和風(fēng)模型和計(jì)算機(jī)對(duì)風(fēng)數(shù)據(jù)的采集、處理和仿真結(jié)合起來，能夠讓設(shè)計(jì)人員真實(shí)地感受到風(fēng)電場(chǎng)的地形地貌和風(fēng)機(jī)的布局;能夠讓工作人員熟練地模擬風(fēng)機(jī)布局，進(jìn)行風(fēng)電場(chǎng)微觀布局。
[0017]該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔合理，操作方便，對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)微觀選址人員能夠快速地模擬出在不同地形中的風(fēng)機(jī)的布局，并且能真實(shí)感受到風(fēng)電場(chǎng)的地形地貌和風(fēng)機(jī)的布局，比較利于大面積的推廣應(yīng)用。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)原理圖；
圖2為本裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本裝置中可重構(gòu)單元拼裝示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明:
如圖所示，本發(fā)明提出了一種全地形風(fēng)機(jī)布局模擬裝置，如圖1和圖2所示，該裝置主要包括可重構(gòu)地形裝置、可調(diào)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)2、地面假體布置裝置3、上位計(jì)算機(jī)及數(shù)據(jù)采集裝置和微觀選址布局與分析系統(tǒng)；
可重構(gòu)地形單元安裝在框架內(nèi)，可重構(gòu)地形裝置由若干地形驅(qū)動(dòng)裝置4和可重構(gòu)地形單元I構(gòu)成，若干個(gè)可重構(gòu)地形單元為相互插接在一起并可以相互之間相對(duì)上下錯(cuò)位移動(dòng)的構(gòu)件;地形驅(qū)動(dòng)裝置安放在框架的底部，地形驅(qū)動(dòng)裝置包括三個(gè)步進(jìn)電機(jī)、三個(gè)滾珠絲杠系統(tǒng);步進(jìn)電機(jī)包括X軸電機(jī)、Y軸電機(jī)和Z軸電機(jī)，X軸電機(jī)和X軸絲杠系統(tǒng)連接，Y軸電機(jī)和Y軸絲杠系統(tǒng)連接，Z軸電機(jī)和Z軸絲杠系統(tǒng)連接，裝配成三個(gè)X軸，Y軸，Z軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu);X軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定在結(jié)構(gòu)框架底部，X軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上的滑動(dòng)組件與Y軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)垂直相連接，Z軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)垂直于XY軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的平面，并與Y軸滑動(dòng)機(jī)構(gòu)垂直連接，且XYZ三軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)呈笛卡爾空間坐標(biāo)結(jié)構(gòu)；當(dāng)步進(jìn)電機(jī)接收到驅(qū)動(dòng)信號(hào)后，該裝置就可在任意一個(gè)x-y-z坐標(biāo)下運(yùn)動(dòng)，且Z軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)使可重構(gòu)地形單元在高度方向上進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)行地形地貌的重構(gòu)。
[0020]如圖3，可重構(gòu)地形單元的一個(gè)側(cè)面設(shè)置有內(nèi)凹的T型滑道12，在與之相對(duì)的面上設(shè)置有T形凸臺(tái)13，相鄰的兩個(gè)可重構(gòu)地形單元之間連接形式為:其中一個(gè)可重構(gòu)地形單元的T形凸臺(tái)插進(jìn)另一個(gè)可重構(gòu)地形單元的T型滑道內(nèi)并能在該T型滑道內(nèi)上下滑動(dòng)。
[0021]若干個(gè)可重構(gòu)地形單元下端面都與裝有液體的軟管14相連接，軟管的兩端連接在結(jié)構(gòu)框架的兩端，在地形驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下，可重構(gòu)地形單元在液體重力的牽引下，形成波谷。
[0022]可重構(gòu)地形單元的上端面為能安裝建筑、風(fēng)機(jī)、植被假體的結(jié)構(gòu)，即地面假體布置裝置3，該裝置包括三個(gè)步進(jìn)電機(jī)、三個(gè)滾珠絲杠系統(tǒng)和模型加持裝置;步進(jìn)電機(jī)包括X軸電機(jī)、Y軸電機(jī)和Z軸電機(jī)，X軸電機(jī)和X軸絲杠系統(tǒng)連接，Y軸電機(jī)和Y軸絲杠系統(tǒng)連接，Z軸電機(jī)和Z軸絲杠系統(tǒng)連接，裝配成三個(gè)X軸，Y軸，Z軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu);X軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定在結(jié)構(gòu)框架上端面，X軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上的滑動(dòng)組件與Y軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)垂直相連接，Z軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)垂直于XY軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的平面，并與Y軸滑動(dòng)機(jī)構(gòu)垂直連接，即XYZ三軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)呈笛卡爾空間坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，該Z軸滑動(dòng)組件上安裝與Z軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)垂直的加持裝置10，加持裝置采用標(biāo)準(zhǔn)的安裝接口，用來固定風(fēng)機(jī)、建筑物和植被的模型；當(dāng)給定步進(jìn)電機(jī)一定的驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，該裝置就可在任意一個(gè)x-y-z坐標(biāo)下安放風(fēng)機(jī)、建筑物和植被。
[0023]可調(diào)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)主要包括變頻器8、軸流風(fēng)機(jī)6、風(fēng)向調(diào)向裝置7，軸流風(fēng)機(jī)固定安裝在出風(fēng)口后面的平板上，在軸流風(fēng)機(jī)上安裝變頻器，可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)速的調(diào)節(jié)，為微觀布局裝置提供可調(diào)的風(fēng)速;風(fēng)向調(diào)向裝置由掃風(fēng)葉片、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和具有可轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)桿組成，設(shè)在可調(diào)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的出風(fēng)口處；出風(fēng)口殼體的兩個(gè)端面上設(shè)置有工藝孔，每個(gè)掃風(fēng)葉片包括上下兩個(gè)端部，兩個(gè)端部剛好安裝在工藝孔內(nèi)，多個(gè)掃風(fēng)葉片沿驅(qū)動(dòng)桿的延伸方向樞接在并列地多個(gè)驅(qū)動(dòng)桿上，(類似于百葉窗結(jié)構(gòu))，掃風(fēng)葉片由驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)桿來回往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)掃風(fēng)葉左，右運(yùn)動(dòng)進(jìn)行掃風(fēng)，提供風(fēng)向可調(diào)的風(fēng)源。
[0024]數(shù)據(jù)采集裝置主要為熱線傳感器9，用于測(cè)量風(fēng)源的速度和方向，傳感器固定安裝于框架上端面的四個(gè)角上;傳感系統(tǒng)與上位計(jì)算機(jī)通過PLC進(jìn)行通訊連接，完成上位計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)風(fēng)速和風(fēng)向數(shù)據(jù)的集成；隨后微觀選址布局和分析系統(tǒng)能夠進(jìn)行風(fēng)電場(chǎng)微觀布局，并進(jìn)行多風(fēng)機(jī)聯(lián)合仿真，形成風(fēng)機(jī)尾流影響數(shù)據(jù)，并提供布局方案評(píng)價(jià)。
[0025]該裝置的具體操作步驟如下:
a、當(dāng)進(jìn)行微觀選址工作時(shí)，首先微觀選址布局和分析系統(tǒng)根據(jù)地理信息系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)或人為設(shè)定的地形數(shù)據(jù)，通過上位機(jī)算計(jì)發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)給安裝在結(jié)構(gòu)框架底部上的地面驅(qū)動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)裝置接收到信號(hào)后開始在高度方向上對(duì)可重構(gòu)單元進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)在液體重力的牽引下，可以形成波谷；同時(shí)地面假體布置裝置接收到信號(hào)后，在可重構(gòu)地形單元的上端面布置建筑物或植被;快速地實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)地形地貌的重構(gòu)；
b、同時(shí)，上位機(jī)算計(jì)根據(jù)原始的風(fēng)向數(shù)據(jù)發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，變頻風(fēng)機(jī)接收到信號(hào)后開始工作;動(dòng)態(tài)調(diào)整風(fēng)源調(diào)向裝置，為微觀布局裝置提供風(fēng)速和風(fēng)向可調(diào)的風(fēng)源；
C、安裝于結(jié)構(gòu)框架上的熱線傳感器實(shí)時(shí)采集風(fēng)速和風(fēng)向數(shù)據(jù)，將其傳遞給上位機(jī)算計(jì)，然后通過微觀選址布局和分析系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的處理，仿真，進(jìn)行風(fēng)機(jī)布局模擬，得到合理的風(fēng)機(jī)布局方案;并對(duì)地面假體布局裝置發(fā)出信號(hào)，按照模擬出的風(fēng)機(jī)布局方案動(dòng)態(tài)地設(shè)置風(fēng)機(jī)的位置，數(shù)量等。
[0026]d、當(dāng)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行機(jī)位布局后，由于多臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程中，會(huì)產(chǎn)生尾流效應(yīng)，會(huì)造成能量的大大損失。隨后，微觀選址布局和分析系統(tǒng)對(duì)多臺(tái)風(fēng)機(jī)進(jìn)行聯(lián)合仿真，形成風(fēng)機(jī)尾流影響數(shù)據(jù)，進(jìn)一步對(duì)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行流場(chǎng)分析、尾流分析，對(duì)風(fēng)機(jī)布局進(jìn)行優(yōu)化，得到最合理的風(fēng)電場(chǎng)微觀布局。
[0027]本裝置是針對(duì)在模擬微觀選址過程中發(fā)明的一種全地形風(fēng)機(jī)布局模擬裝置，該裝置采用地形高度驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和可重構(gòu)地形單元，能夠根據(jù)地圖信息快速進(jìn)行地形地貌的重構(gòu)，模擬出各種不同的地形地貌;采用虛實(shí)結(jié)合技術(shù)，把實(shí)際的風(fēng)機(jī)模型、風(fēng)場(chǎng)模型和風(fēng)模型和計(jì)算機(jī)對(duì)風(fēng)數(shù)據(jù)的采集、處理和仿真相結(jié)合起來，動(dòng)態(tài)設(shè)置風(fēng)機(jī)的位置、數(shù)量等，并對(duì)機(jī)位布局進(jìn)行評(píng)價(jià)。
[0028]該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔合理，操作方便，對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)選址人員能夠快速地模擬出在各種地形中的風(fēng)機(jī)布局，并且能夠真實(shí)感受到風(fēng)電場(chǎng)的地形地貌和風(fēng)機(jī)的布局，比較利于大面積的推廣應(yīng)用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種全地形風(fēng)機(jī)布局模擬裝置，其特征在于:該裝置主要包括可重構(gòu)地形裝置、可調(diào)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)(2)、地面假體布置裝置(3)、上位計(jì)算機(jī)及數(shù)據(jù)采集裝置和微觀選址布局與分析系統(tǒng)；可重構(gòu)地形裝置、可調(diào)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、地面假體布置裝置、微觀選址布局與分析系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集裝置均與上位計(jì)算機(jī)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全地形風(fēng)機(jī)布局模擬裝置，其特征在于:地形驅(qū)動(dòng)裝置安放在框架的底部；可重構(gòu)地形裝置由地形驅(qū)動(dòng)裝置(4)和若干個(gè)可重構(gòu)地形單元(I)構(gòu)成，可重構(gòu)地形單元安裝在框架內(nèi)，若干個(gè)可重構(gòu)地形單元為相互插接在一起并可以相互之間相對(duì)上下錯(cuò)位移動(dòng)的構(gòu)件，地形驅(qū)動(dòng)裝置包括三個(gè)步進(jìn)電機(jī)和三個(gè)滾珠絲杠系統(tǒng)；步進(jìn)電機(jī)包括X軸電機(jī)、Y軸電機(jī)和Z軸電機(jī)，X軸電機(jī)和X軸絲杠系統(tǒng)連接，Y軸電機(jī)和Y軸絲杠系統(tǒng)連接，Z軸電機(jī)和Z軸絲杠系統(tǒng)連接，裝配成三個(gè)X軸，Y軸，Z軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu);X軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定在結(jié)構(gòu)框架底部，X軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上的滑動(dòng)組件與Y軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)垂直相連接，Z軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)垂直于XY軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的平面，并與Y軸滑動(dòng)機(jī)構(gòu)垂直連接，且XYZ三軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)呈笛卡爾空間坐標(biāo)結(jié)構(gòu)；當(dāng)步進(jìn)電機(jī)接收到驅(qū)動(dòng)信號(hào)后，該裝置就可在任意一個(gè)x-y-z坐標(biāo)下運(yùn)動(dòng)，且Z軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)使可重構(gòu)地形單元在高度方向上進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)行地形地貌的重構(gòu)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的全地形風(fēng)機(jī)布局模擬裝置，其特征在于:可重構(gòu)地形單元(I)的一個(gè)側(cè)面設(shè)置有內(nèi)凹的T型滑道，在與之相對(duì)的面上設(shè)置有T形凸臺(tái)，相鄰的兩個(gè)可重構(gòu)地形單元之間連接形式為:其中一個(gè)可重構(gòu)地形單元的T形凸臺(tái)插進(jìn)另一個(gè)可重構(gòu)地形單元的T型滑道內(nèi)并能在該T型滑道內(nèi)上下滑動(dòng)。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的全地形風(fēng)機(jī)布局模擬裝置，其特征在于:若干個(gè)可重構(gòu)地形單元下端面都與裝有液體的軟管相連接，軟管的兩端連接在結(jié)構(gòu)框架的兩端，在地形驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下，可重構(gòu)地形單元在液體重力的牽引下，形成波谷。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的全地形風(fēng)機(jī)布局模擬裝置，其特征在于:可重構(gòu)地形單元的上端面為能安裝建筑、風(fēng)機(jī)、植被假體的結(jié)構(gòu)。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的全地形風(fēng)機(jī)布局模擬裝置，其特征在于:地面假體布置裝置(3)設(shè)置在可重構(gòu)地形單元的上方，該裝置包括三個(gè)步進(jìn)電機(jī)、三個(gè)滾珠絲杠系統(tǒng)和模型加持裝置(10);步進(jìn)電機(jī)包括X軸電機(jī)、Y軸電機(jī)和Z軸電機(jī)，X軸電機(jī)和X軸絲杠系統(tǒng)連接，Y軸電機(jī)和Y軸絲杠系統(tǒng)連接，Z軸電機(jī)和Z軸絲杠系統(tǒng)連接，裝配成三個(gè)X軸，Y軸，Z軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)；X軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定在結(jié)構(gòu)框架上端面，X軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上的滑動(dòng)組件與Y軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)垂直相連接，Z軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)垂直于XY軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的平面，并與Y軸滑動(dòng)機(jī)構(gòu)垂直連接，S卩XYZ三軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)呈笛卡爾空間坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，該Z軸滑動(dòng)組件上安裝與Z軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)垂直的加持裝置，加持裝置采用標(biāo)準(zhǔn)的安裝接口，用來固定風(fēng)機(jī)、建筑物和植被的模型；當(dāng)給定步進(jìn)電機(jī)一定的驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，該裝置就可在任意一個(gè)x-y-z坐標(biāo)下安放風(fēng)機(jī)、建筑物和植被。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的全地形風(fēng)機(jī)布局模擬裝置，其特征在于:可調(diào)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)(2)主要包括變頻器(8)、軸流風(fēng)機(jī)(6)、風(fēng)向調(diào)向裝置(7)，軸流風(fēng)機(jī)固定安裝在整個(gè)可調(diào)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)(2)出風(fēng)口后面的平板上，在軸流風(fēng)機(jī)上安裝變頻器，以實(shí)現(xiàn)風(fēng)速的調(diào)節(jié)，為微觀布局裝置提供可調(diào)的風(fēng)速;風(fēng)向調(diào)向裝置由掃風(fēng)葉片、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和具有可轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)桿組成，設(shè)在可調(diào)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的出風(fēng)口處；出風(fēng)口殼體的兩個(gè)端面上設(shè)置有工藝孔，每個(gè)掃風(fēng)葉片包括上下兩個(gè)端部，兩個(gè)端部剛好安裝在工藝孔內(nèi)，多個(gè)掃風(fēng)葉片沿驅(qū)動(dòng)桿的延伸方向樞接在并列地多個(gè)驅(qū)動(dòng)桿上，由驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)桿來回往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)掃風(fēng)葉左，右運(yùn)動(dòng)進(jìn)行掃風(fēng)，提供風(fēng)向可調(diào)的風(fēng)源。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全地形風(fēng)機(jī)布局模擬裝置，其特征在于:數(shù)據(jù)采集裝置主要為熱線傳感器，用于測(cè)量風(fēng)源的速度和方向的熱線傳感器固定安裝于框架上端面的四個(gè)角上;熱線傳感器與上位計(jì)算機(jī)通過PLC進(jìn)行通訊連接，完成上位計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)風(fēng)速和風(fēng)向數(shù)據(jù)的集成;隨后微觀選址布局和分析系統(tǒng)能夠進(jìn)行風(fēng)電場(chǎng)微觀布局，并進(jìn)行多風(fēng)機(jī)聯(lián)合仿真，形成風(fēng)機(jī)尾流影響數(shù)據(jù)，并提供布局方案評(píng)價(jià)。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全地形風(fēng)機(jī)布局模擬裝置，其特征在于:全地形風(fēng)機(jī)布局模擬裝置，需要用到相似換算技術(shù);本裝置提供的風(fēng)電場(chǎng)地形地貌與實(shí)際風(fēng)電場(chǎng)相同，但模型與實(shí)際地形的尺度不同，因此模擬風(fēng)效應(yīng)與實(shí)際情況有差別，需要依據(jù)相似性原理，進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)定和換算。10.利用權(quán)利要求1所述的全地形風(fēng)機(jī)布局模擬裝置所實(shí)施的全地形風(fēng)機(jī)布局模擬方法，其特征在于: 步驟如下: a、當(dāng)進(jìn)行微觀選址工作時(shí)，首先利用微觀選址布局和分析系統(tǒng)根據(jù)地理信息系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)或人為設(shè)定的地形數(shù)據(jù)，通過上位機(jī)算計(jì)發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)給安裝在結(jié)構(gòu)框架底部上的地面驅(qū)動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)裝置接收到信號(hào)后開始在高度方向上對(duì)可重構(gòu)單元進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)在液體重力的牽引下，可以形成波谷；同時(shí)地面假體布置裝置接收到信號(hào)后，在可重構(gòu)地形單元的上端面布置建筑物或植被;快速地實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)地形地貌的重構(gòu)； b、同時(shí)，上位機(jī)算計(jì)根據(jù)原始的風(fēng)向數(shù)據(jù)發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，變頻風(fēng)機(jī)接收到信號(hào)后開始工作;動(dòng)態(tài)調(diào)整風(fēng)源調(diào)向裝置，為微觀布局裝置提供風(fēng)速和風(fēng)向可調(diào)的風(fēng)源； C、安裝于結(jié)構(gòu)框架上的熱線傳感器實(shí)時(shí)采集風(fēng)速和風(fēng)向數(shù)據(jù)，將其傳遞給上位機(jī)算計(jì)，然后通過微觀選址布局和分析系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的處理，仿真，進(jìn)行風(fēng)機(jī)布局模擬，得到合理的風(fēng)機(jī)布局方案;并對(duì)地面假體布局裝置發(fā)出信號(hào)，按照模擬出的風(fēng)機(jī)布局方案動(dòng)態(tài)地設(shè)置風(fēng)機(jī)的位置，數(shù)量； d、當(dāng)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行機(jī)位布局后，由于多臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程中，會(huì)產(chǎn)生尾流效應(yīng)，會(huì)造成能量的大大損失，隨后，微觀選址布局和分析系統(tǒng)對(duì)多臺(tái)風(fēng)機(jī)進(jìn)行聯(lián)合仿真，形成風(fēng)機(jī)尾流影響數(shù)據(jù)，進(jìn)一步對(duì)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行流場(chǎng)分析、尾流分析，對(duì)風(fēng)機(jī)布局進(jìn)行優(yōu)化，得到最合理的風(fēng)電場(chǎng)微觀布局。
【文檔編號(hào)】G09B23/18GK105913736SQ201610270511
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年4月27日
【發(fā)明人】馬鐵強(qiáng), 蘇陽陽, 孫德斌, 張超, 王士榮
【申請(qǐng)人】沈陽工業(yè)大學(xué)