[发明专利]一种H型垂直轴风力发电机的变攻角方法及其装置

摘要

本发明提供了一种H型垂直轴风力发电机的变攻角方法，包括：S1，确定上风区、下风区理论最佳攻角；S2，获得上风区、下风区诱导速度和诱导因子的运算关系；S3，确定上风区叶片安装角的调节规律；S4，确定下风区叶片安装角的调节规律；S5，根据上风区和下风区叶片安装角的调节规律，实时调节H型垂直轴风力发电机的安装角。本发明还提供了一种H型垂直轴风力发电机的攻角实时调节装置，运用本发明的H型垂直轴风力发电机的变攻角方法，实时调节叶片攻角，使得叶片在旋转过程中各个位置的攻角与最佳攻角最为接近，从而达到提高风能利用率的目的。

主权项

1.一种H型垂直轴风力发电机的变攻角方法，其特征在于，包括：S1，确定上风区、下风区理论最佳攻角；S2，获得上风区、下风区诱导速度和诱导因子的运算关系；S3，确定上风区叶片安装角的调节规律；S4，确定下风区叶片安装角的调节规律；S5，根据上风区和下风区叶片安装角的调节规律，实时调节H型垂直轴风力发电机的安装角；所述步骤S1中，所述上风区、下风区理论最佳攻角的确定方法如下：根据CT＝CLsinα‑CDcosα，绘制翼型的升力、阻力系数曲线图，分析该曲线图，确定上风区、下风区理论最佳攻角，其中，CL表示翼型升力系数，CD表示翼型阻力系数，CT表示翼型切向力系数，α表示叶片攻角；所述步骤S2中，所述上风区、下风区诱导速度和诱导因子的运算关系建立的具体步骤如下：S2‑1，建立双致动盘多流管理论分析模型；S2‑2，建立上风区诱导速度、下风区诱导速度、以及诱导因子之间的运算关系：V＝uV∞，Ve＝(2u‑1)V∞，V'＝u'Ve＝u'(2u‑1)V∞，W2＝V2[(Rω/V‑sinθ)2+cos2θ]，其中，V表示上风区诱导速度，V′表示下风区诱导速度，V∞表示无穷远来流风速，Ve表示转轴处的均衡诱导速度，u表示上风区诱导因子，u′表示下风区诱导因子，W表示合成风速，θ表示叶片方位角，R表示风轮半径，ω表示风轮角速度；所述步骤S3中，所述上风区叶片安装角的调节规律确定方法如下：fupu＝1‑u，令叶片攻角α为上风区理论最佳攻角，上风区诱导因子迭代初值为1，对上风区诱导因子进行迭代计算，得到上风区叶片安装角的调节规律，其中，βup表示上风区安装角，fup表示上风速度诱导因子迭代函数，CNi表示第i个流管内的法向力系数，CN表示法向力系数，α表示叶片攻角，N表示风轮叶片数，c表示叶片弦长；步骤S4中，所述下风区叶片安装角的调节规律确定方法如下：S4‑1，采用数值模拟方法，制作下风区叶片在各个方位处诱导速度的大小变化曲线和方向变化曲线，S4‑2，建立风轮下风区叶片攻角的计算模型，S4‑3，定义风轮下风区的局部叶尖速比X'S4‑4，建立下风区安装角与攻角间的关系S4‑5，令叶片攻角等于下风区理论最佳攻角，得到下风区叶片安装角调节规律，其中，V'表示下风区诱导速度，α表示叶片攻角，θ表示叶片方位角，R表示风轮半径，ω表示风轮角速度，X'表示下风区局部叶尖速比，βdw表示下风区安装角，γ表示偏角，即下风区诱导速度与水平方向的夹角。