[发明专利]一种低风速变速变桨风力机叶片优化设计方法

摘要

本发明涉及一种低风速变速变桨风力机叶片优化设计方法，属于风力发电技术领域。本发明提供的一种低风速变速变桨风力机叶片优化设计方法，以低风速条件下年发电量最大和材料成本最低为目标，以高阶贝塞尔曲线来定义叶片在整个长度上的弦长和扭角，并在叶片气动外形优化的同时对最佳桨距角和转矩‑转速进行最优控制。同时，在保证发电量最大和材料成本最低的前提下，通过寻优算法计算叶片每个截面的弦长和扭角的最优解。经过本发明所述方法优化后的风力机叶片弦长有了大幅度的减小，叶片面积也减小了，有效的节约了制造材料，有利于制造成本的降低，同时还有效地增大了年发电量。

主权项

1.一种低风速变速变桨风力机叶片优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：1)设定优化目标，目标一为风力机年发电量最大，目标二为叶片材料成本最小；2)设定叶片优化设计的变量；3)设定叶片外形约束条件；4)同时在保证目标一和目标二的前提下，通过寻优算法计算叶片每个截面的弦长和扭角的最优解；还通过以下方程对最佳桨距角进行最优控制A(i)＝C1A1(i)+C2A2(i)+C3A3(i)其中，C1、C2、C3为权重系数，A1(i)为CPmax评价指标，A2(i)为CP曲线顶端平滑评价指标，A3(i)为叶尖速比λ评价指标，CPmax,i为第i个桨距角下CP曲线中的最大CP值；Bi表示第i个桨距角下CPmax,i附近不同叶尖速比λ下CPi(λ)与CPmax,i的标准差；λopt,i为第i个桨距角下CPmax对应的叶尖速比。