1.2風(fēng)力機(jī)類型
風(fēng)機(jī)按照其轉(zhuǎn)軸與水平面的相對(duì)位置,可分為水平軸風(fēng)力機(jī)與垂直軸風(fēng)力機(jī)兩種類型。按照風(fēng)力對(duì)其葉片的作用方式,可分為升力型風(fēng)力機(jī)與阻力型風(fēng)力機(jī)。
1.2.1水平軸風(fēng)力機(jī)
當(dāng)風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸與地面相平行時(shí),這樣的風(fēng)力機(jī)為水平軸風(fēng)力機(jī)。水平軸風(fēng)力機(jī)大體可分為定槳距失速型風(fēng)力機(jī),全葉變槳距型風(fēng)力機(jī),基于變速恒頻的變速型風(fēng)力機(jī)。
定槳距失速型風(fēng)力機(jī),葉片與輪轂是固定連接,所以不存在葉片的迎角變化。失速,即要求風(fēng)葉在高風(fēng)速的工況下,具備自動(dòng)失速的能力,一直到20世紀(jì)70年代,在葉片設(shè)計(jì)FI趨完善,制造工藝R趨優(yōu)良的幫助下,才出現(xiàn)了失速性能良好的葉片翼型。為了保證槳葉的安全停機(jī),一般在葉尖端部加裝葉尖擾流器。葉尖擾流器在風(fēng)速處于極限風(fēng)速以下時(shí)作為葉片整體的一部分,此時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的液壓系統(tǒng)中的液壓油進(jìn)入到葉片尖部的液壓缸之中,液壓油的壓力能夠促使與其連接的活塞連桿前移,壓縮葉尖擾流器的端部的簧,所以葉尖擾流器能夠與葉片的剩余部分成為一個(gè)整體;當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組遭遇極限風(fēng)速需要讓其停機(jī)時(shí),液壓油的作用在活塞連桿上壓力將會(huì)減小,此時(shí)葉片仍然處于高速旋轉(zhuǎn)之中,葉尖擾流器由于失去彈簧的束縛,在離心力作用下,葉尖部分會(huì)翻轉(zhuǎn)90度,與葉片剩余部分垂直,成為葉片旋轉(zhuǎn)的阻礙,即空氣動(dòng)力制動(dòng)。目前,葉尖失速控制已經(jīng)成為定槳距風(fēng)電機(jī)組的空氣動(dòng)力制動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)形式。全葉變獎(jiǎng)距型風(fēng)力機(jī),即葉片迎角能隨著風(fēng)速發(fā)生改變的風(fēng)機(jī)。它的優(yōu)勢(shì)在于能夠降低動(dòng)態(tài)失速的可能性,能夠平穩(wěn)的輸出額定功率。變速恒頻的變速型風(fēng)力機(jī),因?yàn)轱L(fēng)電技術(shù)的發(fā)展,日益成為主流的應(yīng)用產(chǎn)品。變速恒頻風(fēng)力機(jī)主要有兩種類型,一種是轉(zhuǎn)差功率變換型,另一種是全額功率變換性,一般采用直驅(qū)式低速永磁同步發(fā)電機(jī),它能夠在不同的風(fēng)速條件下,主動(dòng)做出調(diào)節(jié):低風(fēng)速下,通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)反力矩使得轉(zhuǎn)速發(fā)生改變,進(jìn)而獲得最佳的風(fēng)能利用系數(shù);高風(fēng)速下,調(diào)節(jié)葉片的迎角,保證風(fēng)車的額定輸出。
1.2.2垂直軸風(fēng)力機(jī)
當(dāng)風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸與地面相垂直時(shí),這樣的風(fēng)力機(jī)稱為垂直軸風(fēng)力機(jī)。垂直軸風(fēng)力機(jī)按照作用在風(fēng)力機(jī)葉片上的力的性質(zhì),又可以分為阻力型和升力型。傳統(tǒng)的升力型垂直軸風(fēng)力機(jī)為達(dá)里厄型風(fēng)力機(jī),其種類包括0型,H型,V型,Y型,菱形等[14]。阻力型垂直軸風(fēng)力機(jī)則有薩沃紐斯型風(fēng)力機(jī),即S型風(fēng)力機(jī)。垂直軸風(fēng)力機(jī)相對(duì)于水平軸風(fēng)力機(jī)的優(yōu)勢(shì)在于風(fēng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)不受來風(fēng)風(fēng)向的影響,所以無需對(duì)風(fēng)裝置;而且垂直軸升力型葉片的風(fēng)力機(jī)雖然效率較高,但是啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較低;相對(duì)于升力型垂直軸風(fēng)力機(jī)而言,阻力型垂直軸風(fēng)力機(jī)具有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,自啟動(dòng)性能優(yōu)秀的優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)的垂直軸阻力型風(fēng)機(jī),即為薩沃紐斯風(fēng)力機(jī),是以芬蘭的發(fā)明家薩沃紐斯命名,發(fā)明于20世紀(jì)30年代,是兩葉片結(jié)構(gòu)。如圖所示。葉片的形狀為半圓柱形。