风力发电机大风限速保护方法的研究.pdf

第 24卷第5期 热 能 动 力 工 程 Vo1．24，No．5 2009年9月 J0URNALOFENGINEERINGFORTHERMALENERGYANDPOWER Sep．，2009 文章编号：1001—2060(2009)05—0666—04 风力发电机大风限速保护方法的研究 冯国英，包道 日娜，刘志璋，范 源 (内蒙古工业大学 能源与动力工程学院，内蒙古 呼和浩特 010051) 摘 要：小型风力发电机面临的最大难题是其可靠性 问题， 为 1．6m(风机 1)和1．7m(风机2)的叶片，其中风机 即大风时的限速保护问题。从能量守恒的角度分析 了利用 1设计尖速比为3．5，风机2设计尖速比为4，风机 l 风轮与发电机的功率匹配特性实现风力发 电机限速保护的 与风机 2的叶片弦长和扭转角如表 1所示。叶片翼 可行性。另外，设计了2台风轮与发电机具有不同匹配特性 型选用 NACA4412，发电机选用 600交流永磁发电 的300W／26V风力发电机，为了使其具有可比性 ，使用了同 机。本研究从理论和实验两方面分析了风轮与发电 样型号的发电机。通过实验测试了风轮的机械输出特性、发 机的匹配特性及其功率输出。 电机在输出电压不同时的功率特性和整机的功率输出，实验 结果表明，风速 12m／s以下时2台风力机输 出功率基本相 表 1 风轮叶片各截面的弦长与扭角值 同．风速 12m／s以上时其中1台随着风速的增加功率不断增 风机 1弦长与扭转角分布 风机 2弦长与扭转角分布 盐 而 加。而另外 1台随着风速的增加输 出功率不再上升，甚至有 序号 截面与转 弦长 扭角 截面与转 弦长 扭角 点下降，与大风机功率特性相似。 轴距 ／mm ／mm ／(。) 轴距 ／mm ／nnn ／(a) 1 l6o 150 26．9 l7O 130 27 关 键 词：小型风力机；限速保护 ；风轮与发电机的匹配 2 240 170 19．5 255 l30 22 中图分类号：TK83 文献标识码：A 3 320 160 14．4 340 119 15 4 400 l4O Il 425 104 7 引 言 5 48O 120 8．4 510 90 5 小型风力发电机的可靠性问题越来越受到人们 6 56o 105 6．3 595 76 3．5 的关注，而引起可靠性 问题的一个重要原因就是大 7 640 75 4．5 68O 61 2．3 风时的超速 。长期以来，出于成本的考虑，先进 的控 8 720 50 2-8 765 44 1 制技术没有在小型风力发电机的限速保护上采用， 9 80o 24 1．8 850 24 一一l 只是根据空气动力学原理，采用简单的机械控制方