槳葉可變風力發(fā)電機設(shè)計-文庫吧
2025-07-21 08:36 本頁面
【正文】 用風電起步較晚，和世界上風電發(fā)達國家如德國、美國、西班牙等相比還有很大差距。風電是20 世紀80 年代開始迅速發(fā)展起來的，初期研制的風機主要是1kW、10kW、55kW、220kW 等小型風電機組，后期開始研發(fā)可充電型風電機組，并在海島和風場廣泛應(yīng)用。（3） 發(fā)展中存在的問題風能是一種能量密度低、穩(wěn)定性較差的能源。由于風速、風向隨機變化，引起葉片攻角不斷變化，導(dǎo)致風電機組的效率和功率的波動，并使傳動力矩產(chǎn)生振蕩，影響電能質(zhì)量和電網(wǎng)穩(wěn)定性。隨著風電技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在許多風電機組采用了變槳矩調(diào)節(jié)技術(shù)，其葉片的安裝角可以根據(jù)風速的隨機變化而改變，氣流的攻角在風速變化時可保持在一個比較合理的范圍內(nèi)，從而有可能在很大的風速范圍內(nèi)保持較好的空氣動力學特性，獲得較高的效率，特別當風速在大于額定風速條件下，仍可保持輸出功率的平穩(wěn)。在變槳技術(shù)的基礎(chǔ)上，又發(fā)展了變速恒頻技術(shù)，使風機的轉(zhuǎn)速可以隨風速的變化而變化，進一步提高了風電機組的頻率。但變槳矩技術(shù)也存在著一些缺點。例如迎風變槳控制方式（使氣流攻角減?。┰趶婏L時，變槳角度相對較大；而順風變槳即主動失速（使氣流攻角增大）變槳時使氣流產(chǎn)生分離，升力減小，阻力急劇增大，從而導(dǎo)致風力機功率減小。因此，我們可以猜想如果風輪直徑在不同的風速下可變，使其最大化的捕捉風能可能是未來風能利用的一個重大技術(shù)突破。（4） 本文的主要工作隨著風輪直徑的增加，風力機可以捕捉更多的風能。直徑40m的風輪適用于500KW的風力機。長度超過80m的葉片已經(jīng)成功運行，葉片的長度每增加1m，風力機可捕捉的風能就會顯著增加。和葉片的翼型一樣，葉片的長度設(shè)計對提高風能的利用也有著重要作用。本文將會初步計算和討論葉片長度可變對風力發(fā)電機功率的影響，并設(shè)計一個簡單的根據(jù)風況而槳葉長度可變的風力發(fā)電系統(tǒng)。當風速較低時，葉片會完全伸展，以最大限度的生產(chǎn)電力；隨著風速增大，輸出電力會逐步增至風力機的額定功率，一旦風速超過這一峰值，葉片就會回縮以限制輸電量；如果風速繼續(xù)增大，葉片長度將會繼續(xù)縮小至最短。風速自高向低變化時，葉片也會做相應(yīng)調(diào)整。 設(shè)計方案（一）理論效率分析 當風速為時，風的動能為 （1）流過一個控制面的f的的風功率為 （2）因為流量?，F(xiàn)根據(jù)Betz假設(shè)，風流均勻，速度為，流過風輪之后在遠離風輪面后的風速降為?？紤]一流管，由于連續(xù)性它必須是擴張形的。 （3）由于壓力變化甚微，可假設(shè)密度為常數(shù)。所提取的能量即為流入的能量減去流出的能量，即 （4）所提取的功率則為
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