李 争 高培峰 孙甜甜 薛增涛 王群京

(1. 河北科技大学电气工程学院 石家庄 050018 2. 安徽大学高节能电机及控制技术国家地方联合工程实验室 合肥 230601)



分布式能源系统垂直轴风机特性的数值模拟与分析

李 争1高培峰1孙甜甜1薛增涛1王群京2

(1. 河北科技大学电气工程学院 石家庄 050018 2. 安徽大学高节能电机及控制技术国家地方联合工程实验室 合肥 230601)

研究了一种小型分布式能源系统用阻力型垂直轴风机(VAWT)的特性，在原有风机基础上，将风轮增加为两层。基于流体动力学(CFD)对风机性能进行计算，依据空气动力学原理，模拟风轮与空气的流固耦合作用，分析流场风速分布以及风机在不同旋转角度下的综合受力情况，根据转矩特性，在Matlab中建立风轮的数学模型，然后使用最大功率跟踪控制方法，建立风机发电系统的数学模型，从而仿真得到发电机的电压、电流等发电特性曲线。最后，与实测数据进行对比，验证了数值仿真和分析的正确性，为今后该类风机结构优化设计和效率提升提供了借鉴和参考。

分布式能源系统 垂直轴风力机 风力发电 流体动力学 数值仿真

0 引言

随着人类对非再生能源的不断开采，资源紧张已是各国面临的重要问题，风能的利用显得尤为重要[1]。风力发电机按照风轮轴与地面的位置分为水平轴风机和垂直轴风机。垂直轴风机因为没有风向的约束，不用安装对风部件，具有结构简单、起动速度低、不易出现动态失速、噪声小且基座不需要承受风速对水平风机产生的强大扭矩，所以造价低、噪声小、对周围环境影响较小[2-4]。……