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优化转速-功率空气动力学控制:实现高效性

时间:2023-06-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:当风速较高时,风轮承受的风载荷将超过风轮结构设计强度。此外,风轮的功率输出也受到发电机最大允许功率的限制。通常通过减小风轮投影面积或者改变风轮叶片上的有效速度,来改变空气动力攻角,可有效降低驱动空气动力。风轮变转速运行,则转速成为了控制功率输出的参数。在大型风力机上,通过控制风轮转速来调整的风力机功率输出减小风轮有效气动投影面积,如将风轮转出风域,仅用于小型风力机。

优化转速-功率空气动力学控制:实现高效性

风速较高时,风轮承受的风载荷将超过风轮结构设计强度。对于大型风力机而言,随着尺寸的加大,结构安全富裕度变得越来越窄。此外,风轮的功率输出也受到发电机最大允许功率的限制。图6-37所示为不同定桨角条件下,功率输出变化曲线。从图中可以看出,实际风力机在运行中达到额定功率后,随着风速增加,需保持恒定功率运行,在风速达到25m/s时,风力机切出停止运行。

图6-37 风轮不同桨距角所对应的功率输出(www.xing528.com)

除了限制风轮的功率输出以外,还要维持风轮转速恒定运行,或者在预先设定的范围内运行。当向电网输电时,发电机失电,力矩会突然消失。在这种情况下,风轮转速急剧增加,必须通过气动性能进行控制,来调节其功率和转速,来防止会破坏风力机。

通常通过减小风轮投影面积或者改变风轮叶片上的有效速度,来改变空气动力攻角,可有效降低驱动空气动力。因为不能改变风速,因此叶片上的有效速度仅随转速改变而改变。风轮变转速运行,则转速成为了控制功率输出的参数。在大型风力机上,通过控制风轮转速来调整的风力机功率输出减小风轮有效气动投影面积,如将风轮转出风域,仅用于小型风力机。

这里主要讨论针对大型风力机的功率调节和转速-功率负荷调节的方法。

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