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桨距角_百度百科

作者:德国赌场 发布时间:2020-04-22 02:16 点击数:

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  桨距角(Pitch Angle)也称节距角,出自航空的螺旋桨,顾名思义,就是桨叶距离上的夹角,主要原因是为了找一个参考平面,而这个平面又很容易被区分,所以找到了桨叶最顶端的截面,风机上的桨距角指的是叶片顶端翼型弦线与旋转平面的夹角。风力机采用变桨距控制,通过调整叶片迎风角度,来进行功率调整的方式,桨距角β是指风机叶片与风轮平面夹角。

  对于一定的叶片而言,桨距角β是一个重要的参数。β定义为叶素弦长(即翼型的前后缘连线)与风轮旋转平面的夹角。对于失速型定桨距风力机而言,桨距角β为一静态角,该角度取决于叶片的安装情况

  攻角α是影响叶片气动性能的关键参数之一,定义为叶素弦长与入流速度方向的夹角,对于一定叶片而言,α是一个动态角,其值将随叶素的运动速度和风速变化。气流通过风轮使其产生力矩,同时风轮对气流也有影响。此时,叶素截面作用的气流发生变化,气流速度形成垂直和平行于风轮旋转平面的两个分量。引入切向气流速度诱导因子a’和垂直风轮旋转平面的轴向气流诱导因子a,a’表示与旋转平面平行的速度分量的变化,则距旋转轴径向距离为r处的速度分量的变化可表示为aΩr,a表示与旋转平面垂直的速度分量的变化

  (2)限制功率输出,在额定风速后,使功率平稳,保护机械和电路系统,同时可以降低载荷;

  (3)刹车,提供很大的气动阻力,使叶轮的转速快速降低,避免机械刹车造成的惯性力太大而造成的伤害。

  在风力机中,通过对桨距角的主动控制可以克服定桨距/被动失速调节的许多缺点。

  在风速低于额定风速时,桨叶节距角β=0°,通过变速恒频装置,风速变化时改变发电机转子转速,使风能利用系数恒定在Cpmax,捕获最大风能;在风速高于额定风速时,调节桨叶节距角从而减少叶轮输入功率,使发电机输出功率稳定在额定功率。

  在变桨距系统中,风能利用系数Cp是关于叶尖速比λ和桨距角β的非线可以总结出以下规律:

  b) 保持桨距角β不变,只改变叶尖速比λ值时,从图中可以看出对某一桨距角角度,风能利用系数的最大值C

  风力发电机组在起动前,桨叶处于顺桨状态,桨距角为90°在风速大于切入风速时,桨叶向0°,方向转过一定角度,使桨叶产生攻角叶轮开始进入工作状态。

  当风速超过切入风速,而未达到额定风速时,控制系统会根据风速的大小来调整发电机转子的转速,让风力发电机组始终捕获最大风能,跟踪最佳功率曲线)功率调节阶段

  当风速超过额定风速,而没有达到切出风速,风力发电机组的输出功率不断增加,风机的输出功率会超过额定功率,由于风力发电机组的机械和电气自身的限制,发电机组的转速和输出功率不可能超过极限值。风能的利用率会随着桨距角的增大而逐渐减小,风机的输出功率也相应减小,因此通过调节桨距角就能降低输出功率,使之维持在额定功率附近

  风力发电机组运行一般存在 5 种工况,即起动区、最大风能追踪区、恒转速区、恒功率区、停机区。 下面对最大风能追踪区、恒转速区、恒功率区进行分析。 因不同工况下控制目标不同,故变桨距控制系

  (1)最大风能追踪区(图 2 中 AB 段): 风速处于切入风速以上,但发电机未达到额定转速。该区域内实行最大风能追踪控制的变速运行,此风速区间,β =0°。

  (2) 恒转速区(图 2 中 BC 段):发电机已达到额定转速,但风速未达到额定值。 此时输出功率继续上升,通过转速控制,使风力机组处于恒转速运行状态,但不对桨距角进行调节,β =0°。

  (3) 恒功率区(图 2 中 CD 段): 风速达到额定风速。 随着风速的增大,风力机输出功率不断增大,此时,需在转速控制的基础上增加功率控制,调节桨距角,控制风力机风能的吸收,使输出功率不超过额定值。 此区域风电机组处于恒转速、恒功率运行状态

  何明斐. 风机变桨距液压系统仿真及轮毂、塔筒的ANSYS有限元分析[D]. 东北大学, 2013.

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