张汉文，罗日成，刘志勇

（长沙理工大学电气与信息工程学院，湖南长沙 410114）

0引言

近年来我国中南、西南等地新建了多个风电基地，但这些地区春冬季节的湿冷气候使得风力机面临着严峻的覆冰问题[1]，[2]。覆冰后，叶片气动性能下降，功率输出降低，荷载增大造成主轴磨损加剧，以及其它安全事故[3]。目前，风力机防除冰技术主要有涂料、热空气、电加热、电磁脉冲和超声波振动等技术，其中电加热被认为是最有效和最经济的技术[4]。国内外相关学者在风力机电加热防除冰技术的研究上已取得了一定成果。文献[5]通过ANSYS软件对风力机叶片表面电热元件的布局形式、几何形状进行了研究，结果表明，圆形加热片除冰速度更快，交错布局可以降低叶片表面的热应力。文献[6]对风力机叶片表面的电阻丝布置方式进行了试验研究。文献[7]对风力机电加热系统的控制理论进行了研究，通过仿真分析了周期性加热对防除冰的影响。文献[8]提出了一种风力机叶片循环控制加热的除冰方法，并利用数值仿真进行了验证。

垂直轴风力机具有低成本、占地空间小、无需偏航装置、易于维护和安全性高等优点[9]。随着垂直轴风力发电技术的不断进步，已有一些技术较为完善的兆瓦级垂直轴风力机推向风电市场。现有的风力机电加热防除冰技术主要是基于水平轴风力机的结构特点进行研发的，而垂直轴风力机的结构存在较大不同，在气流中进行电加热融冰时，两者的对流散热存在较大不同。……