大功率发电机组机大体上可以分为以下几个重要组成部分：中心支架、固定叶片辅助支架、风轮轮毂、叶片、齿轮变速箱等。在世界上，普遍把发电机组分为两大类：一是水平轴发电机组，二是垂直轴发电机组。

　　一、垂直轴发电机组的优点

　　1.总体性能指标高。在构造上运用了直叶片和三角形双支点设计，并且主要受力点集中于轮毂，解决了叶片脱落、断裂和叶片飞出等问题，垂直轴发电机组的叶片按相同的角度差形成圆周，这样设计的目的可以降低对中心支架的压力；另外，齿轮箱、减速箱和传动装置等一系列的辅助设备都可放置在离地面相对近的工作平台上，减轻了柴油机本身的重量，一定程度上减少了柴油机的构造和维护成本，并且垂直轴柴油机可利用于建筑集成上，有利于城市建设。

　　2.降低噪音污染。采用了水平面旋转以及叶片应用飞机翼型原理设计，使得噪音降低到在自然环境下测量不到的程度。

　　3.不需要安装辅助系统。垂直轴柴油机和水平轴柴油机相比，由于垂直轴柴油机的叶片旋转平面平行于地面，这样使得对风能的获取可以来自各个方向，不需要像水平轴柴油机那样增加偏航装置来调节接受风能的方向，总体结构上变的更加的简单，一定程度上减小了柴油机运行产生的振动，提升了其可靠性。

　　4.抗风能力强。水平旋转和三角形双支点设计原理，使得它受风的压力小，可以抵抗每秒45米的台风。

　　5.叶片构造简单。由于垂直轴柴油机叶片对风能的捕获能力增强了，叶片受旋转时只受柴油机的压力以及旋转离心力对叶片的张力，所以对叶片材料的要求程度降低，选用的材料更加的通用，减少了购买叶片的成本。

　　6.转速范围变大。垂直轴发电机组相比于水平轴柴油机，其可以达到的大转速要比水平轴柴油机高的多，在强风速下的运行稳定性比水平轴柴油机好，大值可以承受 60m/s 的高强度风速。只要控制策略和柴油机本身材料选择合适，垂直轴柴油机对风能的利用要远远地大于水平轴柴油机。

　　同时，垂直轴发电机组具有以下缺点：一是垂直轴柴油机的启动性能指标比水平轴柴油机差，二是叶片在旋转一周中，在有些位置产生负力矩，导致柴油机输出效率低；三是所有风电机组的共同问题：抗震动问题，尤其是大型柴油机的震动问题；四是由于风是一种不确定的实时变化的因素，发电的输出功率的稳定性不如传统意义上的火力发电，导致波动大不容易并网。

　　二、垂直轴发电机组的改进分析

　　搭建一个垂直轴发电机组平台需要软件设计与硬件设计两大方面。在硬件设计中，主要包括柴油机的总体结构设计，零件的材料选取，各部分结构的尺寸设计等内容。在软件设计中主要包括对垂直轴柴油机的空气动力学分析，对于柴油机大的控制策略以及控制软件的开发等内容。软硬件设计两个方面既是独立的，又是联系的，每个方面都是建立在其他方面的基础上，后软硬件结合形成一个统一的系统。由于软件的开发与应用在研究中复杂繁琐，这里不过多的介绍，下面主要介绍在硬件设计上对垂直轴发电机组有着重要影响的硬件要求。对于垂直轴柴油机的开发与利用，不光要在控制策略等方面进行深入研究，而且对于柴油机的硬件条件也不容忽视。终的目的是要使柴油机在各种条件对柴油机的各方面进行优化设计，使得柴油机能够更好地利用风能，确保柴油机的输出功率达到高效率，并且对于柴油机本身而言，要使得它的使用寿命增加，维护更方便，构造与维修成品更加地符合经济性。

　　对于柴油机叶片数量的选择，一要看设计初衷里想要柴油机达到的输出功率是多少；二是需要考虑叶片与柴油机的齿轮箱变速箱之间的配合问题；三是考虑到柴油机对环境的噪声污染；四是考虑柴油机的构建与维护费用。现今，常见的H轴柴油机大多都是4叶片、6叶片和8叶片柴油机。

　　叶片数量在一定程度上影响着柴油机的整体性能。不管柴油机叶片的材料成分以及外形尺寸，对两叶片柴油机和三叶片柴油机进行比较，两者的输出功率相差不多，但是两叶片柴油机可以有较高的叶尖速比，当风速过大时，两叶片柴油机会比三叶片柴油机实用。

　　风轮的叶片数对机负载有一定影响，叶片数量多时，会增加柴油机的噪声，同时增大了对风轮的振动，对机器硬件的抗压抗震条件增加了硬性指标。但是从外观上考虑，三叶片柴油机由于其对称性等原因，更能被大众所接受。

　　两叶片柴油机由于叶片数量减少后，构造柴油机的成本以及维护成本会相应地减少，但也伴随着一些不利因素，因此，对柴油机叶片数量的选择要视具体情况而定，要确定构建柴油机的目的。比如家用柴油机、大型柴油机并网以及用于教学的实验柴油机，这些柴油机的叶片数都是不确定的。

　　三、发电机组的转速控制

　　当柴油机达到额定功率后，此时的柴油机转速被称为柴油机的额定转速。额定转速是一个重要的标量，尤其是在变桨距柴油机中，控制系统控制对桨距角的变化，目的主要在于将柴油机控制在额定转速范围内，保证柴油机的输出功率一直在额定功率下，这样就使得柴油机的输出功率稳定，而且这个稳定值跟柴油机大限度利用风能后的理想值相差小。变桨距控制的终目的就是要使得柴油机保持在这个佳的额定转速下运行。

　　叶尖速比在柴油机整体运行过程中影响着柴油机各硬件的整体性能。当风速不变时，叶尖速比大说明此时柴油机的转速快，转速快一是说明接收到的风能多，二是转速快可以使得叶片产生较大的上升浮力，一定程度上减轻了风轮支架对主轴的重量，对有利于柴油机的使用寿命。所以在设计柴油机时，都会让柴油机具有较大的叶尖速比。另外，较高的叶尖速比减小了对叶片材料上的要求，降低了构造柴油机的成本。但是，如果当叶尖速比过高时，也会引发一些问题：比如首先会造成噪声污染，不利于人们的生活，其次会造成柴油机的振动问题，如果产生共振的话会直接威胁柴油机的使用寿命，如果该柴油机在城市中应用的话，甚至会威胁人类的生命安全。所以对柴油机的叶尖速比要选择合适的值。

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