垂直轴风力发电机工作原理及控制翼型方法探讨

风力发电设备形态各异，若以简明方式分类，大致分为两大类：一是水平轴式，其风轮旋转轴与风向保持平行；二是垂直轴式，其风轮旋转轴则垂直于地面或气流方向。

聚焦于垂直轴风力发电机，本文将深入探讨其工作原理。垂直轴风力发电机，或称VAWT，主要分为阻力型和升力型两大类。阻力型主要依赖空气流过叶片产生的阻力来驱动，而升力型则利用空气流过叶片产生的升力来驱动。安徽皖南电机升力型由于叶片转速提升时阻力迅速减少，升力却增加，因此其效率远高于阻力型。皖南电机价格表

阻力型垂直轴风力发电机有多种形式，如采用平板和杯子制成的风轮，以及S型风车等，这些设备启动力矩较大，但尖速比较低，功率输出相对较低。达里厄式风轮，由法国G.J.M达里厄在19世纪30年代发明，是水平轴风力发电机的有力竞争者。达里厄式风轮采用弯曲叶片，叶片剖面呈翼型，启动力矩较低，但尖速比高，功率输出较高。Φ型、Δ型、Y型和H型等都是达里厄式风力发电机的不同型号，它们可设计成单叶片、双叶片、三叶片或多叶片。

尽管升力型垂直轴风力发电机自达里厄发明以来已历经180多年，但因其自身缺陷而未能广泛推广。皖南电机其中，不能自启动和风力变化范围及负荷变化范围要求过窄是其主要问题。例如，传统达里厄风力机采用ф形叶片，目前多采用直叶片（H型）结构，叶片弦线角度不可调。

为了提高升力型垂直轴风力发电机的性能，研究者们提出了多种控制翼型的方法。其中，通过程序指定角度改变叶片角度、利用风力与挡块控制叶片角度、利用风力与离心挡块控制叶片角度以及利用风力与离心力直接控制叶片角度等方法都得到了应用。这些方法各有优缺点，如程序指定角度方法能自起动，但在不同风速下效率不高；利用风力与挡块控制方法结构简单，但存在噪声和撞击问题。

总结而言，尽管升力型垂直轴风力发电机在低风速下可启动，且叶尖速比超过1时就有功率输出，但现有方法仍存在局限性。未来，通过改变翼型控制风轮转速将是提升升力型垂直轴风力发电机性能的关键。