離網(wǎng)型風力發(fā)電機運行特性的研究.pdf

1、離網(wǎng)型風力發(fā)電機由于其使用者和使用環(huán)境的特殊性,對其運行可靠性和穩(wěn)定性有著特殊的要求。本課題研究了離網(wǎng)型水平軸風力發(fā)電機的葉片設計、性能計算、風輪與發(fā)電機的匹配特性和負載對風力發(fā)電機輸出功率及轉速的影響,并且對通過調(diào)節(jié)負載控制風力發(fā)電機超載超速的可行性和可靠性作了研究。在我院聶晶同學編寫的葉片優(yōu)化設計程序和葉片靜態(tài)氣動性能計算程序的基礎上,提出了在葉片設計時應考慮與之匹配的發(fā)電機的輸出特性,對程序進行了優(yōu)化。與傳統(tǒng)風力發(fā)電機葉片設計方法

2、不同的是,本課題將額定風速和設計風速作為兩個不同的設計參數(shù)分別作了定義。以不同的設計風速和額定風速設計了兩臺風輪直徑相同的1500W風力發(fā)電機,通過對其輸出性能的對比可以看出,設計風速較低的風力發(fā)電機在低風速時具有較高的風能利用系數(shù),高風速時失速性能良好。風輪與發(fā)電機的匹配情況對整機性能有重要影響。在分析風輪的功率-轉速特性曲線時,將其分為峰前、峰值和峰后三個區(qū)域,分析了風力發(fā)電機工作在不同區(qū)域時的特性。同時,分析了風力發(fā)電機外接負載變

3、化時的輸出特性。對于工作在峰前區(qū)域的風力發(fā)電機,當負載變小時,其輸出功率和轉速都有較大程度的降低,根據(jù)此特性,提出了通過調(diào)節(jié)負載限制風力發(fā)電機超載超速的可行性。通過實驗驗證了理論分析的正確性。通過外場實驗對兩臺風力發(fā)電機的各項性能指標進行了測試,實驗結果表明,當風力發(fā)電機工作在峰前區(qū)域時,不但可以提高低風速段的風能利用系數(shù),而且可以通過調(diào)節(jié)負載限制其超速。同時測試了風力發(fā)電機在外接負載變化時的輸出特性和風力發(fā)電機在負載突然切出(三相短接