小型风力发电机的转速与功率控制.pptVIP

小型风力发电机的转速与功率控制第1页，共22页，星期日，2025年，2月5日7.小型风力发电机的转速与功率的控制可归纳为四种方式：1.定桨距失速；2.定桨距阻尼板；3.定桨距风轮偏侧；4.变桨距：a.利用离心惯性力；b.利用风压变桨距。在现有产品中采用风轮偏侧和机械离心变桨两种方式比较普遍。第2页，共22页，星期日，2025年，2月5日7.1风轮偏侧式控制机构风轮偏侧有侧向偏转和上仰两种运动方式。图18画出了风向偏折后风速矢量的变化。当风轮偏离风向γ1角度时,吹向风轮的风速降低为V1=V*cosγ1,风轮转速降低比例为cosγ1/1，而功率减小的比例是cos3γ1/1。因此当风速高于额定风速时，要使风力机的转速与功率维持不变，必须使风轮偏侧一定的角度。图18第3页，共22页，星期日，2025年，2月5日偏侧角度的理论计算值如下表：第4页，共22页，星期日，2025年，2月5日7.1.1风轮偏转，尾舵调向，弹簧复位的限速机构风轮偏侧常采用偏置风轮的结构。如图19所示，塔顶回转中心与风轮轴轴线偏置一个距离e，当风压施加到风轮上会产生绕回转中心转动的力矩，此力矩称为气动力矩。它的大小与风压大小和偏置距离有关。图19风力发电机正常运行俯视图第5页，共22页，星期日，2025年，2月5日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；第6页，共22页，星期日，2025年，2月5日7.1.2风轮偏置、尾舵调向并重力蓄能复位的限速机构图20画出了重力蓄能复位限速机构的工作原理图。在o-x、o-y、oz坐标系中，ox与风轮轴重合，oy与风轮盘面平行，z为垂直坐标轴。图中AB为竖销，α为后倾角，β为左倾角，角是复位机构设置的初始安装角。当α，β确定之后，即确定，角是尾舵的自由稳定位置，及尾舵重力矩在垂直于竖轴的平面上的分力距为零的状态。如图20所示，当把尾舵摆动一个角度，尾舵在抬高的同时产生了重力矩的切向分力矩，并且随摆角的增大而加大，当尾杆从初始转至90°时复位力矩最大，在工程实践中对尾舵的复位力矩有一个简便的算法，如图示，设置α角和β角之后，竖轴AB与oz形成夹角γ和方位角，当，复位力矩为零，当时，复位力矩最大，复位力矩来自尾舵的重力钜，可以写出如下计算式：第7页，共22页，星期日，2025年，2月5日式中：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。第8页，共22页，星期日，2025年，2月5日图20第9页，共22页，星期日，2025年，2月5日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。第10页，共22页，星期日，2025年，2月5日尾销倾斜回转中心偏置图21第11页，共22页，星期日，2025年，2月5日7.1.3风轮偏置、尾舵调向、