刘旭江，包道日娜，王帅龙，刘嘉文

（内蒙古工业大学 能源与动力学院，内蒙古 呼和浩特 010051）

0 引言

风轮侧偏调节方式具有良好的转速与功率调节效果，被广泛应用于中小型风力发电机功率调节。国内外学者针对不同的风轮侧偏调节方式开展了许多理论及实验方面的研究。针对具有风轮侧偏调速机构的某10 kW水平轴风力机，Marwan B[1]分析了其侧偏调速过程中风轮上升力与阻力的变化，并优化了该风力机的控制策略。Bowen A J[2]通过对某侧偏型小型风力机进行野外测试，发现风轮后的湍流因素是造成侧偏风力机尾翼对风不准确的主要因素。Gilberto S[3]分析了在转子与塔架相互作用下风轮侧偏角对水平轴风力机结构受力的影响，发现侧偏角会导致不同位置的叶片所受应力不同，进而导致叶片的形变不同。孙丰[4]对微小型重力调速风力机侧偏工作机理进行了分析，对风轮侧偏倾角进行了优化，给出了风力机侧偏过程中的风轮侧偏力矩、尾舵的气动力矩及回位力矩的准确表达式。张维智[5]设计了一台500 W的小型重力调速侧偏风力机，在野外的实验证明，当风速超过额定风速后风轮发生侧偏，风力机平均输出功率明显下降。

上述研究中所提及风轮侧偏调节均是运用力学原理在来流风速超过额定风速后，通过建立新的力矩平衡实现风轮被动侧偏，无法做到对输出功率的主动控制。本文提出了一种新型的可变偏心距风轮侧偏调节方式，在水平轴风力机的发电机与尾舵之间加装一个风轮侧偏调节机构，通过主动调节风轮轴线相对于尾翼中心线之间的距离（即偏心距），使风轮发生不同层度的偏转，有效减小风轮扫掠面积，实现对风力机输出功率的主动控制。……