Matlab/Simulink低风速风力发电系统的建模与仿真研究(3)
但是风力发电机组的大型化，变桨距控制技术，主动失速控制技术，无齿轮
箱风力机直驱发电机技术，变速恒频运行等先进风力发电技术还未得到解决。因
此，深入研究风力发电的各项技术对于持久开发风能和实现大型先进风力发电机
组国产化具有重要意义。
1．4 常见的风力发电机组类型及结构
从能量转换的角度看, 风力发电机组由两大部分组成：其一是风力机, 它的
功能是将风能转换为机械能;其二是发电机,它的功能是将机械能转换为电能。
现代风力发电机组大体上被分为两类，即阻力型和升力型。
阻力型叶片:主要表现为对风的阻力，停机时，阻力型叶片附近产生涡流，
从而使风力发电机组停机。 升力型叶片:虽然也对风表现出阻力，但主要是叶轮对风表现阻力，风吹到
叶片上会产生升力，带动叶片旋转。停机时，升力型叶片则对风表现出一种光滑，
停机时间比前者减少了许多，因此得到广泛应用。
141 按风力发电机组的功率调节方式分：
定桨距(叶片相对轮毂固定)
风力发电机组
变桨距(叶片和轮毂之间采用回转支撑连接，可以相对运
动)
现在风力发电机组系统中，主要存在三种叶片调节（或刹车）方式:失速调
节、主动失速调节、变桨调节。
变桨调节：
变桨调节方式与主动失速调节的主要区别是：
1 变桨调节时叶片转出风向，角度在 0°～90°之间。
2 实时监控，以恒定的最大功率输出。
3 叶片尖端窄、根部宽，受风的 压力较小，对叶片的强度要求较低，对
塔架和基础的要求也相对较低。
4 通过叶片的气流总是保持流线形式的，可保护桨叶。
5 三个叶片都有独立的刹车系统、控制灵活、安全。
6 功率调整变的简单。
变速风力发电机的优点：
1 桨距调整更加便利。
2 更高的动态速度控制和可变转差使风轮叶片的调节时间变成为可能。这
就使变桨系统工作次数减少。
3 机械元件的冲击载荷减少，由于力矩或功率的稳定载荷文持，所有机械
载荷减少，因而元件变的轻巧，风轮扫掠面增加，出力提高。
4 系统的整体效率更高，使用变速驱动系统，使得风力发电机组的转子速
度最佳工作范围更宽。
变桨系统的两种任务：在较高风速和持续送电时，保持转子速度恒定，叶片
角度定值通过特殊控制设定；可以被视作主刹车系统使用。
风力机依风轮的结构及其在气流中的位置大体上可分为两大类: 一类为水
平轴风力机；一类为垂直轴风力机。
水平轴风力发电机，风轮的旋转轴与风向平行；垂直轴风力发电机，风轮的
旋转轴与风向垂直。
水平轴风力机的风轮围绕一个水平轴旋转, 工作时,风轮的旋转平面与风向
垂直。风轮上的叶片是径向安置的,与旋转轴相垂直,并与风轮的旋转平面成一角
度φ (安装角) 。风轮叶片数目的多少,视风力机的用途而定。用于风力发电的风
力机一般叶片数取 1～4(大多为 2 片或 3 片) , 而用于风力提水的风力机一般
取叶片数 12～24。叶片数多的风力机通常称为低速风力机,它在低速运行时,有
较高的风能利用系数和较大的转矩。它的起动力矩大,起动风速低,因而适用于提