1kW伞形风力发电机的设计与试验研究

功率调节是风力发电的关键技术之一,是保证风力发电机长期安全稳定运行的重要条件。伞形风力发电机是一种带有伞形功率调节机构的下风向风力发电机,叶片可做伞形收放动作。当风速超过额定风速时,伞形风力发电机可通过自身的调节机构,改变叶片的收缩角,使风轮扫掠面积减小,从而控制风力发电机功率输出,保证风力发电机的输出功率在额定值附近。后期试验证明,伞形风力发电机对功率输出有较好的调节作用。伞形风力发电机结构相对简单,对多变性天气适应能力较强,有广阔的应用前景。

不同收缩角下伞形风力发电机的模态分析

为了真实反映出伞形风力发电机在不同风速、不同收缩角(0°,30°,45°,60°)下的振动情况,借助ANSYS平台中的Modal模块对5 kW伞形风力发电机进行有预应力的模态分析.将气动力、离心力、重力作为边界条件,模拟计算伞形风力发电机整机的前六阶模态变化与相应形变,并对整机在定风速和定转速情况下,一阶模态固有频率随收缩角的变化规律进行研究.分析结果显示,伞形风力发电机的固有频率和风轮工作频率、风轮3倍工作频率的相对差值分别为57. 2%,-90. 5%,可以完全避开共振,其设计是合理的;随着收缩角的增大,一阶固有频率减小,且转速对一阶固有频率的影响程度比风速大;摆振是低频区的主要振动形式,挥舞和扭转振动多出现在高频区;随着风速增大,风力机的前六阶模态频率变化平稳,但随转速的增加,上升幅度明显,而且离心力比气动力对风力机的动频影响作用更大.