整流式S型风力机的功率控制.pdf

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1、第lO期机械设计与制造2015年10月MachineryDesign&Manufacture整流式S型风力机的功率控制赵冬梅，刘来宝，杨江(西南科技大学制造科学与工程学院，四川绵阳621010)摘要：S型风力机作为风能利用的重要部分，为了使其更有效的利用风能，需解决其效率低和输出功率不稳定的问题。采用整流式的s型风力机，不仅可以提高其风能利用率，同时还可以控制输出功率以减小风速变化的影响。通过Simulink建立风速模型，将得到的风速输入到风力机中，可以得到风力机在控制机构的作用下输出功率的变化，从仿真结果可以看出该风力机输出功率在额定输出功率附近，并且有很好的稳定性。该风力机在提高风能利

2、用率的同时，对输出功率有较好的控制。关键词：整流式；Savonius；风力机；Simulink；功率控制中图分类号：TH16；TK83文献标识码：A文章编号：1001—3997(2015)10—0001—03ThePowerControlofRectificationTypeSavoniusWindTurbineZHAODong—mei，LIULai—bao，YANGJiang(CollegeofManufacturingScienceandEngineer，SouthwestUniversityofScienceandTechnology，SichuanMianyang621010，Ch

3、ina)Abstract：TheSavoniuswindturbinetakesanimpo~antpartinwindpowerutilization．Inordertomakere,oreefectiveuaeofwindenergy，theineffwiencyandunstableoutputpowerofwindturbineneedstobesolved．TherectifiertypeSavoninswindturbinenotonlyimprovestheutilizationofwindenergy，butalsodiminishestheinfluenceofwinds

4、peedbycontrollingoutputpowenThewindspeedmodel，whichisestablishedbySimulink，isinputtedtowindturbine．ThenthevariationofoutputpowerobtainedwiththeactionofcontrolmechanismThesimulationresuhsshowthattheoutputpowerofthiswindturbineisclosetoratedoutputpowerandisstable．ThisSavoniuswindturbinecouldimprovet

5、heoutputpowerandtheutilizationofwindenergy．KeyWords：Rectification；Savonius；WindTurbine；Simulink；PowerControl1引言非旋转的风轮，从而提高了系统的可靠性。导流板的控制实现对风能最大捕获的同时对输出功率也进行了有效的控制。Savonius风力机(s型风力机)是20世纪2O年代由芬兰人萨沃纽斯(Savonius)发明的一种风力机。它是一种典型的阻力型2整流式S型风力机的设计垂直轴风力机，由两个轴线错开的半圆柱形叶片组成。它的优点2．1整流式与普通S型风力机的比较是起动转矩较大、结构简单，缺

6、点是转速较低、风能利用系数较空气流动具有动能，风力机就是收集空气的动能将其转化低。为机械能加以利用，风力机的功率可由下式表达p_q：目前风力机的控制方法可划分为定桨距控制和变桨距控}制。定桨距控制的风轮结构较为简单，其桨叶与轮毂为固定连接，因而桨叶迎风角不能随风速变化而变化，控制方式较为简单，多式中：卜风力机的功率；—风力机的效率；P一空气的密度；A一用于小型风力机；变桨距控制不同于前者，其可通过桨距调节装风轮的扫风面积；—人流风速。置调节气流对风【力机叶片的攻角，从而改变空气动力对风力机转由上式可知，在风力机结构相同，工作环境相同时，只有提矩的作用，使风力机在低速段有较高的效率，在高速段

7、稳定机组高风力机的效率，才能增加风力机的输出功率。的输出功率，但这种风电机组结构较为复杂，多为大型机组回。设计两种风力机并采用Fluent仿真可以得到其风力机的流该风力机采用导流装置，通过控制导流板的转动从而实现场分布，由于s型风力机的叶片截面沿垂直方向是一致的，因此类似变桨距原理的控制，但此风力机是控制外部导流板转动，而采用二维仿真以提高仿真效率。来稿日期：2015—04—24基金项目：四川省科技支撑计划项目(2014