摘要：提出一种小型风力机大风限速方法,即建立在风轮与发电机匹配特性基础上的电磁失速控制;从风轮空气动力学角度分析了电磁失速控制的工作原理,并分析了风轮与发电机的匹配特性对电磁失速控制有效性的影响。最后设计了2台具有不同匹配特性的300W风力机,通过风洞实验测试了2台风力机的电磁失速控制特性。测试结果表明,只有具有一定匹配特性的风力机才能通过电磁失速控制达到大风限速的目的。

摘要：以新型变桨风力机为研究对象,针对其变桨调节机构的齿轮齿条构件,进行了轻量化的优化设计。通过有限元分析,得到不同桨距角下的叶片扭矩以及传动杆推力,并采用风洞试验方法对传动杆推力进行验证,确定齿轮优化的初始载荷条件。基于SolidWorks软件对齿轮齿条构件参数化建模,以质量、齿根弯曲强度、齿面接触强度为优化目标,模数、齿数、齿宽为设计变量,建立了响应面模型,采用多目标遗传算法(MOGA)进行优化设计。优化结果表明:优化后齿轮齿条构件质量减轻43%,齿根弯曲应力增加23%,齿面接触应力减小17%,优化使该风力机变桨调节机构设计更为合理。

摘要：以1kW伞形风力发电机为例,介绍伞形机构的设计计算与实验验证。计算结果表明,该风力发电机所选连杆与撑杆均满足应力要求与稳定性要求;当收缩角为16°时,伞形机构所需推力最大。实验部分分别测试了风轮完全展开和风轮收缩角为30°时的功率输出特性。实验表明,两种状况下实测输出功率与理论预测值基本相符,初步验证伞形机构对功率输出有较好的调节作用。

摘要：小型风力发电机面临的最大难题是其可靠性问题,即大风时的限速保护问题。从能量守恒的角度分析了利用风轮与发电机的功率匹配特性实现风力发电机限速保护的可行性。另外,设计了2台风轮与发电机具有不同匹配特性的300 W/26 V风力发电机,为了使其具有可比性,使用了同样型号的发电机。通过实验测试了风轮的机械输出特性、发电机在输出电压不同时的功率特性和整机的功率输出,实验结果表明,风速12 m/s以下时2台风力机输出功率基本相同,风速12 m/s以上时其中1台随着风速的增加功率不断增加,而另外1台随着风速的增加输出功率不再上升,甚至有点下降,与大风机功率特性相似。

摘要：运用单向流固耦合分析方法，采用Ansys Workbench中的Static Structural模块对伞形风力机整机进行静力学分析。研究其结构上的最大应力应变值及分布集中情况，并分析收缩角、风速和转速等不同变量对伞形风力机的应力应变的影响。分析结果表明：当收缩角度为45°时，应力应变值均达到最大，称之为最大应力收缩角。当伞形风轮转速一定时，最大应力应变出现位置只和收缩角有关。通过数值模拟分析对伞形风力机危险区域进行刚度和强度校核，验证伞形风力机收缩时的安全性与可靠性，为风力发电机系统优化设计提供参考。

摘要：介绍了伞形调节机构的组成和工作原理,对下风向风力机受到的塔影效应进行理论分析,并利用风洞对伞形调节机构进行稳态风试验.试验验证了5 k W伞形风力机和伞形调节机构设计的合理性与实用性;得到了受塔影效应较为严重的60.0°收缩角时的功率特性曲线,并分析了不同功率特性曲线现象发生的原因;发现了风轮收缩角为50.0°~62.0°,风速为13.5~17.0 m/s伞形风力机功率输出特性曲线出现衰减现象;提出了在伞形风力机叶片中心附近增加不同数量和不同形状导流板的假设,从而减小功率衰减现象对伞形风力机在应对复杂气候条件下功率输出的影响.试验可以为风力机设计人员提供很好的参考价值,并且对复杂气候条件下风力发电技术的应用研究具有理论和工程应用价值.

摘要：利用特定的振动与噪声测试和分析系统,采用实验模态分析与软件模态分析相结合的技术手段,对1kW水平轴风力机桨叶的结构动力特性进行了系统研究,为风力机桨叶的进一步优化设计和整机向大型化发展提供了重要的科学依据和实践经验。

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：提出一种小型风力发电机组功率的优化控制策略。根据选定的300 W/24 V永磁发电机,使用Wilson叶片设计计算模型,应用MATLAB语言设计了300 W风机叶片;并针对现有风机控制系统中将控制器的设计与叶片、电机的匹配特性彼此孤立、分离的现象,设计出与风力发电机的电机、叶片相互匹配的控制器。在风洞试验中测试了样机在8、10、12、15 m/s等风速一定条件下,功率随系统电压的变化规律,当降低系统电压时,风机输出功率会一直下降,在此过程中并没有出现功率增加的现象,也就充分证明了工作在峰前区域的风力发电机,当风速大于额定风速时,控制系统可以通过减小接入系统的负载电阻值来控制其功率。这对研究小型风力发电系统的可控性、可靠性和耐久性有一定的指导意义和实用价值。

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。