分布式发电系统用垂直轴风力发电机特性的仿真分析 conv 1.docxVIP

ELECTRICDRIVE2016Vol.46No.5 电气传动2016年第46卷第5期［］

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分布式发电系统用垂直轴风力发电机特性的仿真分析

李争，孙甜甜，高培峰

（河北科技大学电气工程学院，河北石家庄050018）

摘要：由于分布式发电系统中垂直轴风机具有低转速、大转矩、运行稳定、控制简单等优点，使得垂直轴风力发电系统蓬勃兴起，但由于流场不定导致其发电特性不易掌握。以Senegal式风机为例，采用CFD流体分析风轮旋转，计算出风机的机械转矩，利用Matlab/Simulink建立以风机、发电机、矢量控制为主要模块的风力发电系统模型，计算出风机的性能曲线，对其发电特性进行分析，为垂直轴风力发电系统的设计提供借鉴和参考。

关键词：垂直轴风机；发电系统；矢量控制中图分类号：TM315 文献标识码：A

SimulationAnalysisoftheCharacteristicsofVerticalAxisWindPowerGeneratorforDistributedGenerationSystemApplicationsLIZheng，SUNTiantian，GAOPeifeng

（SchoolofElectricalEngineering，HebeiUniversityofScienceandTechnology，Shijiazhuang050018，Hebei，China）

Abstract:Becauseoftheadvantagesoflowspeed，hightorque，runningstableandsimplecontrol，theverticalaxiswindpowergenerationsystemisbooming.However，duetotheinstabilityoftheflowfield，itspowergenerationcharacteristicsarenoteasytomaster.TooktheSenegaltypewindturbineasanexample，themechanicaltorquewasderivedbyCFDsoftwaresimulatingtherotationofthewindturbine，thewindpowergenerationsystemmodelwasestablishedbasedonthewindturbine，generatorandvectorcontrolasthemainmodulebyusingMatlab/Simulinkandtheperformancecurveofthewindturbinecouldbecalculated，thusthegeneratingcharacteristicsofwindturbinecouldbeanalyzed，thestudyprovidesreferenceforthedesignofverticalaxiswindpowergenerationsystem.

Keywords:verticalaxiswindturbine；powergenerationsystem；vectorcontrol

随着经济全球化与人口的不断增长，人类正面临着能源利用和环境保护两方面越来越重的压力，绿色、环保、可再生的风能引起了人们的关注，各种类型风机的研制也取得了一定的进展。目前水平轴风机是商业化程度高和技术较为成熟的一种风力机，由于起初人们对垂直轴风机的认识不足，使其长期得不到发展，随着计算流体力学的发展，证明了垂直轴风力机的空气动力性能十分优异，并且风能利用率和成本造价也有一定的优势；近年来永磁同步电机和交直交变频器

基金项目：河北省自然科学基金（E2014208134）

技术的研究取得巨大进步，使得科研人员对垂直轴风力发电技术进行了更深的探讨。随着研究的不断深入，该类型风机是最有希望得到规模化发展的中小型容量风机1-5。相对于水平轴风机，垂直轴风机有很多优点，无需对风向，无噪声，安全可靠，风速变化范围小，空气性能优越，未来无论在风电场应用还是中小型独立用户，都有巨大的发展潜力6-7。

在垂直轴风力发电系统领域，国内外学者分

别进行了探索，提出了一种采用控制叶片数目和

作者简介：李争（198