小型风力发电机失速调节型叶轮的实验研究的综述报告

小型风力发电机失速调节型叶轮的实验研究的综述报告摘要：小型风力发电机广泛应用于农村和偏远地区，但在大风或风向变化的情况下，常常会出现叶轮失速的情况，使得风力发电机的效率大大降低。因此，调节型叶轮成为了目前小型风力发电机的重要研究方向。本报告综述了近年来国内外学者们的研究成果，包括调节型叶轮的设计和优化、失速与控制等方面的内容，并提出了未来研究可开展的方向。1.前言小型风力发电机具有体积小、运输方便、价格低廉等优点，成为了偏远地区和农村电力供应的重要手段。然而，小型风力发电机通常使用的叶轮直径较小，容易在大风或风向变化的情况下出现失速现象，导致风电转换效率降低、噪声变大、振动增加等问题。因此，调节型叶轮设计成为了小型风力发电机的研究重点，本文将综述近年来国内外学者们关于小型风力发电机失速调节型叶轮的研究进展。2.调节型叶轮的设计和优化2.1叶片形状的优化叶轮的叶片形状是决定小型风力发电机效率和失速现象的关键。德国学者Kripfganz等人提出了增加叶片倾角的方法来增加叶片面积和力矩，从而提高转速和电力输出。安娜堡大学的KazuyoshiAraya等人在其研究中发现，在流量系数4.5时，90°机翼后掠角的叶片具有良好的风动力特性。2.2叶片材料的选择当前，小型风力发电机常用的叶片材料有纸质复合材料，玻璃纤维复合材料等。以往的研究表明，纸质复合材料的强度和刚度不如玻璃纤维复合材料。但在一些对辐照条件严格的地区，纸质复合材料由于其较好的辐照耐受性和相对便宜的价格成为了较为理想的选择。2.3叶片数量的选择叶片数量是小型风力发电机设计中一个关键的参数。通常，小型风力发电机的叶片数量为3或5，这是因为多于3个叶片的风力发电机，噪音、振动和机械损耗都会增加，而叶片数量少于3个的风力发电机，其转矩较小，难以产生有效的转动力矩。3.失速与控制3.1失速现象的产生失速是小型风力发电机普遍存在的问题，其主要原因是风速过大或其他气流干扰导致叶片表面产生涡旋，并抵消风向所产生的升力。这使得气流的流向变为向叶片后向流动，出现了失速现象。3.2控制方法目前，常用的失速控制方法有机械控制和电子控制两种。机械控制一般采用叶片倾角限制、失速刹车等方式。而电子控制则采用智能控制系统、电子刹车等方式。其中，电子控制是目前小型风力发电机失速控制的主流方法，其优点在于自动调节、响应迅速、效率高等。4.未来研究方向未来，小型风力发电机失速调节型叶轮的研究可以从以下几个方面展开：4.1增加叶片面积通过增加叶片面积来提高叶轮的力矩，从而在大风等情况下减缓叶轮失速。但在实际应用中，增加叶片面积也会增加成本，如何在保证成本不高的情况下实现叶片面积的增加也是未来研究的重点。4.2结构优化通过结构优化来提高叶轮的稳定性，从而减缓失速现象的产生。目前，3D打印技术的飞速发展使得叶轮的结构得到了很好的优化。4.3失速控制的自适应性目前，失速控制还是根据预设的失速阈值和风速设置的，缺乏自适应性。因此，未来需要探索失速控制有关自适应方法，如基于反馈的方法。结论：小型风力发电机的失速调节型叶轮的研究已经成为了当前的研究热点。虽然已经取得