摘要：针对伞形风力机输出特性方面的不足,结合伞形风力机结构的特点,提出收缩角影响因子,并以片条理论为基础构建数学模型,利用MATLAB软件在全年风速为8m/s的风场下以年发电量最大为优化目标,对伞形风力机叶片的弦长、扭角参数进行全局优化。为保证功率计算的准确性,通过CFD的大涡模拟进行功率计算,并将优化结果与原叶片进行比较。结果表明:该方法设计的叶片具有良好的输出特性,在低风速区优化效果显著。在年发电量上优势明显,较原叶片年发电量增加13%。

摘要：为满足分布式电网发展要求,提高小型风力机风能利用率,防止大风条件损坏风力发电设备,文章设计了一种应用于小型风力机的新型主动统一变桨调节装置。文章介绍了装置的基本构造与工作原理,利用熔融沉积3D打印技术制作小比例模型验证了变桨装置的可行性,并通过数值模拟方法对功率输出性能及风轮载荷进行了模拟分析。模拟结果表明:通过适当调节桨距角大小,可有效控制风力机输出功率保持在额定功率值附近,且高转速条件下增大桨距角对功率输出性能有较强抑制作用;叶片应力集中区域主要在叶根及叶片中部靠近前缘部位,在功率调控过程中,随着桨距角与风速的增加,应力集中区域由叶中向叶根转移,最大应力值总体呈下降趋势。

摘要：由于机械强度和发电机容量等限制,当超过额定风速后小型风力机的输出功率值会不断增大,因此需要采取有效措施控制输出功率。设计了一种具有功率调节功能的水平轴可变偏心距风力机,并对单台1.5 kW可变偏心距风力机样机进行了流场数值模拟及风洞试验。研究结果表明:随着偏心距的增大风轮内外表面最大压力向一侧集中分布,风力机后方速度的亏损程度逐渐降低;当超过额定风速12 m/s后,风力机发生左右偏心可使输出功率值减小,当风速为15 m/s、偏心距为75 mm时,左右偏心所对应的最低输出功率分别为1353 W和1539 W,调控误差分别为9.8%和2.6%。上述结果充分验证了可变偏心距风力机功率控制的可行性,同时也为风力机电控系统的设计提供了理论及试验依据。

摘要：针对新型伞形风力发电机,采用数值模拟与试验研究相结合的方法,研究收缩角对调节机构关键零部件应力的影响。分析结果表明:在伞形风轮收缩过程中,叶根应力主要由叶片离心力弯矩作用产生,45°收缩角下叶根应力值达到最大值;随着收缩角增大,叶片支架应力集中区域存在迁移性,最大应力值主要由作用于叶片支架臂上的弯矩产生,而连杆主要受到交变载荷产生的正应力,二者均在45°收缩角下达到最大值;当收缩角增至60°,由于叶片离心力下降,叶根、叶片支架臂及连杆臂应力均出现下降趋势。基于上述结果对调节机构零部件进行强度校核及载荷试验。通过模拟和试验对比分析验证了伞形风力机调节机构设计的合理性和运行的可靠性。

摘要：以新型分布式水平轴可变偏心距风力发电机为研究对象,通过风洞载荷实验测试其关键部位的载荷分布,验证该风力机设计的安全可靠性。实验结果显示:在不同来流风速条件下,风轮向右侧偏对减小叶根弯矩效果更明显;风轮侧偏会使塔筒的俯仰及侧弯方向受力增大;偏心调节机构所受的应力主要集中在右侧100 mm处,偏心动作不会引起其载荷分布变化。实验验证了偏心调节机构的实用性、安全性及可靠性,可为该机型控制策略的完善以及偏心机构的优化提供理论和实验基础。

摘要：分析可变偏心距风力机工作机理,给出偏转角与偏心距以及来流风速之间的关系,推导风轮侧偏状态下风轮和尾翼受力及力矩公式,并分析风轮侧偏过程中失速效应及陀螺力矩的影响。通过对1.5 kW水平轴可变偏心距风力机测试样机进行风洞实验,验证可变偏心距风力机在超额定风速工况下可通过调节偏心距使风轮发生侧偏,有效降低风能利用率,当风速升到15 m/s时,左、右偏心工况下对应的风能利用系数可分别降至0.190和0.193,在这过程中功率调控误差不超过10%。结果证明了变偏心距功率调节方法的可行性,可为该调节方式进一步电控部分的设计以及成品的研制方面奠定理论和实验基础。