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二、功率控制方式

按照功率控制方式可分为定桨距风力机、变桨距风力机和主动失速风力机。

(1)定桨距风力机 叶片与轮毂固定连接。在风轮转速恒定的条件下,风速增加超过额定风速时,随着叶片攻角的增加,气流与叶片表面分离,叶片将处于失速状态,叶片吸收的风能不但不会增加,反而有所下降,以确保风轮输出功率在额定范围以内。

定桨距风力机的特点:结构简单不需要变桨机构,同时控制系统也较简单。但风轮吸收风能的效率较低,特别在风速超过额定风速后,由于叶片的失速作用,输出功率还会有所下降;机组承受的载荷大;机组重量比同类型变桨距风力机重。

(2)变桨距风力机 叶片与轮毂通过变桨轴承连接,可以通过变桨系统控制叶片的安装角。当风速低于额定风速时,保证叶片在最佳攻角状态,以获得最大风能;当风速超过额定风速后,变桨系统减小叶片的攻角,保证输出功率在额定范围内。

变桨距风力机的特点:结构复杂,需要增加变桨轴承和一套变桨驱动装置,同时控制系统也变得很复杂。然而变桨距风力机能够获得较好的性能,机组出力比相同容量相同风轮的风力机高;风速超过额定风速后叶片承受的载荷较小,机组重量比同类型定桨距风力机轻。

(3)主动失速风力机 机械机构与变桨距风力机相似,叶片与轮毂通过变桨轴承连接,可以通过变桨系统控制叶片的安装角。但控制上有所差别,当风速低于额定风速时,控制系统根据风速分几级控制叶片的安装角,控制精度低于变桨距控制,并且无须复杂的伺服或比例控制系统;当风速超过额定风速后,变桨系统增加叶片攻角,使叶片产生失速,限制风轮吸收功率的增加,这一点与定桨距风力机的失速调节相类似,因此称为主动失速。

主动失速风力机兼有定桨距风力机和变桨距风力机两者优点的变桨机构,保持风速超过额定风速后平直的功率曲线,控制系统较变桨距风力机简单,是介于定桨距和变桨距风力机之间的一种风力机。