小型风力发电机的转速及功率控制.pptVIP

小型风力发电机的转速与功率的控制 ;7.小型风力发电机的转速与功率的控制;7.1风轮偏侧式控制机构;偏侧角度的理论计算值如下表： ;7.1.1风轮偏转，尾舵调向，弹簧复位的限速 机构 ;为使风力发电机在额定风速及低于额定风速时风轮保持正对风向，则应把弹簧的拉力调节到能够与风轮的气动力矩相平衡。 平衡方程： ∑M=M气动－M弹簧±M摩擦=0 式中M气动 ——风压作用于风轮对回转中心的力矩； M弹簧——弹簧回复力矩，M弹簧=P·L ； P——弹簧拉力； L——弹力作用于回转中心的力臂； M摩擦——机头回转摩擦力矩； ;7.1.2风轮偏置、尾舵调向并重力蓄能复位的限速机构;式中：G—尾舵重力 L—尾舵重心点到竖销距离 γ—竖销轴线与垂直线的夹角 —复位机构在摆动平面内的方位角（以尾舵复位力矩为 零时尾杆所在位置为零度） 在额定风速时，在方位角 时，尾舵产生的复位力矩和额风 速时下风轮的气动偏转力矩以及回转重心的摩擦力矩要达到 平衡，此时α角和β角要协调好。在超过额定风速时，风轮 的气动偏转力矩较大，尾舵的复位力矩要与其平衡，此时尾 舵的复位力矩主要取决于α角的大小、尾舵的重力和尾舵重 心到竖销的距离。 ;图20;尾舵由尾杆和舵板组成。尾杆和舵板固定在一起，尾杆 前端与回转体之间用竖销铰链，如图21所示。相对于风 力发电机，风轮为前，尾舵为后，以俯视分左右，偏置的 回转中心在左侧，竖销设置成后倾角α，左倾角β。如图 所示尾舵的重力矩施加到竖销上将产生绕竖销的转矩，转 矩的大小取决尾舵的重力矩和α、β角的大小。在正常运 行状态（尾舵顺风，风轮正对风向），于竖销左侧设限位 挡块，为重力复位限速机构设置了初始方位角 调整尾舵重 力矩，α，β角使其产生的复位力矩与额定风速下风轮的 气动偏转力矩，回转重心的摩擦力矩相平衡。当超过额定 风速，风轮在增大的风力作用下，克服了尾舵在方位角 时 的复位力矩，向一侧转动，偏离了风向，释放风能，限制 了风轮转速的增长。当风速降低时，尾舵的复位力矩大于 风轮的气动力矩，将风轮反弹回正对风位置。 ;尾销倾斜 ;7.1.3风轮偏置、尾舵调向、活络舵板限速机构;图22;7.1.4尾舵调向、电动舵轮偏航限速机构;7.2机械离心变桨距机构7.2.1桨叶离心力螺旋槽变桨距机构;7.2.2离心飞杆弹（柔）性变桨距机构;桨叶偏转的力矩： 式中I为桨叶对桨轴的转动惯量（kg m s2）； α1为桨叶质心所在平面与风轮旋转平面之间的夹角； m为飞杆质量（m=G/g，G为重量kg，g为9.8m/s2）； r为飞杆质心到桨轴的垂直距离（m） α2为飞杆质心所在平面与风轮旋转面之间的夹角； ω为风轮旋转角速度（rad/s） 改变飞杆的质量、质心与桨杆距离和夹角α2可以调节机 构对桨叶的偏转力矩。调整弹性桨杆的扭转应力及应变转角 可以满足变桨距控制风轮的要求。实际运行结果表明采用这 种机构机组运行非常平稳，特别适合于负向主动失速控制。 ;7.2.3离心飞杆机械变桨距机构;图27是一种典型的飞杆变桨距机构。它包括启动弹簧1，同 步拉杆2，调速弹簧3，导向体4，风轮毂5，叶片法兰6，飞 杆7，叶片轴8，同步盘9。叶片安装在叶片法兰上，受飞杆 离心惯性力的作用，叶片法兰，叶片将绕叶片轴转动，通过 改变桨距角调节风力机转速和功率。 ;7.2.4风压变桨距机构;如28图所示，桨叶气动压力和风压 中心??机械转轴的距离决定了桨叶 的偏转力矩。自如转动的桨叶通过 同步曲柄连杆机构与调速弹簧安装 在一起就构成了气压变桨距控制机 构。在额定风速下，计算出桨叶偏 转力矩，设计调速弹簧的工作压力 使其通过曲柄连杆机构与桨叶偏转 力矩相平衡。;作用在每只桨叶上的空气动力合力可以粗略的按下式计算： 式中CL——升力系数； S——桨叶面积（m2）； ρ——空气质量密度ρ=0.125kgS2/m4 ω——风轮角速度rad/s V——风速（m/s） rL——风压中心与风轮旋转轴的距离，近似算法 R——风轮半径 r0——风轮空环半径（r0通常取0.2R） 风压中心到桨叶前缘的距离，据翼型参数确定，可近似的取 0.33C；如果设定了桨轴到前缘的距离，两距离之差乘以F桨叶 即可计算出额定风速、额定转速时的偏转力矩，进而计算出 大于额定风速时的偏转力矩及桨距角的变化值。