立軸風(fēng)力機變槳距規(guī)律控制研究.pdf

1、水平軸風(fēng)力機(HAWTs)和立軸風(fēng)力機(VAWTs)是風(fēng)力發(fā)電機的兩種基本形式。水平軸風(fēng)力機由于風(fēng)能利用系數(shù)較高,是目前的主流風(fēng)力機,已經(jīng)得到了大規(guī)模的發(fā)展,但是由于水平軸風(fēng)力機的一些固有特點,如槳葉受力情況復(fù)雜、機艙在塔架頂部不易維護(hù)等,使得風(fēng)力發(fā)電的成本較高。與水平軸風(fēng)力機相比,立軸風(fēng)力機具有安裝維護(hù)方便、噪聲小、葉片受力穩(wěn)定等優(yōu)點。但是風(fēng)能利用系數(shù)低和起動性能差的問題一直限制著立軸風(fēng)力機的發(fā)展。
　　 本文依據(jù)立軸風(fēng)力機的

2、國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r,針對立軸風(fēng)力機的兩個問題,主要對立軸風(fēng)力機的變槳距規(guī)律控制進(jìn)行研究,主要研究過程如下:
　　 首先,根據(jù)葉素理論,建立了變槳距風(fēng)輪的功率模型,并且分析了對稱翼型作為變槳距立軸風(fēng)力機葉片翼型的合理性;運用Fluent軟件對NACA0015翼型進(jìn)行二維數(shù)值模擬,并確定了該翼型的氣動參數(shù)。由此為基礎(chǔ),運用Matlab軟件設(shè)計最優(yōu)變槳距規(guī)律程序,獲得若干不同尖速比下的最優(yōu)槳距角規(guī)律,并且確定了各變槳規(guī)律之間的實際控制切換

3、點。
　　 然后,根據(jù)不同的變槳距規(guī)律,提出兩種變槳立軸風(fēng)力機方案及結(jié)構(gòu)參數(shù),并基于工程上常用的雙多流管理論模型,計算了兩種風(fēng)輪的瞬時力矩、平均力矩和風(fēng)能利用系數(shù)等氣動性能參數(shù);為了確定變槳系統(tǒng)的能耗,運用Fluent軟件分別對不同方位角時的葉片進(jìn)行了三維數(shù)值模擬。
　　 最后,主要對同步變槳VAWT的總體結(jié)構(gòu)、電力變換單元,以及變槳控制系統(tǒng)等單元進(jìn)行分析,由此制作了同步變槳VAWT和最優(yōu)VAWT兩臺樣機;主要基于同步變