大功率發電機組（zǔ）機大體上可以分為以下幾個重要組（zǔ）成部分：中心支架、固定葉片（piàn）輔助支架、風輪輪轂、葉片、齒輪變速箱等。在世界上，普遍把發電機（jī）組分為兩大類：一是水平軸發電機組，二是垂直軸發（fā）電機組。

　　一、垂直軸發電（diàn）機組的（de）優點

　　1.總體性能指標高。在構造上運用了直葉片和三角形雙支點設計，並（bìng）且主要受（shòu）力點集（jí）中於輪轂，解（jiě）決了葉片（piàn）脫落、斷裂和葉片飛出等問題（tí），垂直軸發電機組的葉片按（àn）相同的角度差形成（chéng）圓周，這樣設計的目的（de）可以降低對中心支架的（de）壓力；另外，齒輪箱、減速（sù）箱和（hé）傳（chuán）動裝置等一係列的輔助設備都可放置（zhì）在（zài）離地麵相對近的工作平台上，減輕了柴油機本身（shēn）的重量，一定（dìng）程度上（shàng）減少了柴油機的構造（zào）和維（wéi）護成本，並且垂直軸柴油機可利用於建築集成上，有（yǒu）利於城市建設。

　　2.降低（dī）噪音汙染。采用了水平麵旋轉以及（jí）葉片應用（yòng）飛機翼型原理設計，使得噪音降低到在自然環境下測（cè）量不到的程度。

　　3.不需（xū）要安裝輔助係統。垂直軸柴油機和水平軸柴油機相比（bǐ），由於垂直軸柴油機的葉（yè）片旋轉平麵平行於地麵，這樣使得對風（fēng）能的獲取可以來自各個方向，不需要像水（shuǐ）平軸柴油機那樣增加偏航裝置來（lái）調節接受風能（néng）的方（fāng）向，總體結構上變的更（gèng）加的簡單，一定程度上（shàng）減小了柴油機運（yùn）行產生的振動，提升了（le）其可靠性。

　　4.抗風能力強。水平旋轉和三角形雙支點設計原理，使得它受風的（de）壓力小（xiǎo），可以抵抗每秒45米（mǐ）的台風。

　　5.葉片構造簡單。由於（yú）垂直軸柴油機（jī）葉片對風能的捕獲能力增強了，葉（yè）片受旋轉時隻受柴油機的壓力（lì）以及旋轉離心力對葉片的（de）張力，所（suǒ）以對葉片材料的要求程度降低，選用的材（cái）料更加的通用，減少了購買葉（yè）片的成本。

　　6.轉速範圍（wéi）變大。垂直軸發電機組相比於水平軸柴油機，其可（kě）以達到的大轉速（sù）要比水平軸柴油機高的多，在強風速下的運行穩定性比水平軸柴油機（jī）好，大值可以承受 60m/s 的高強度風速。隻要控（kòng）製策略和柴油機（jī）本身材料選擇合適，垂直軸柴（chái）油機對（duì）風能的利用要遠遠地大於水平軸柴油機（jī）。

　　同時，垂（chuí）直軸發（fā）電機組（zǔ）具有以下缺點：一是垂直軸柴油（yóu）機的啟動性能指（zhǐ）標比水平軸柴油機差（chà），二是葉片在旋轉一周（zhōu）中，在有些位置產生（shēng）負力矩，導致（zhì）柴油機輸出效率低；三（sān）是所有風電機組的共同問題：抗震動問題，尤其是大型柴油機的震動問題；四是由於風是一種不確定的實時變化的因素，發電的輸出功率的穩定性不如傳統意義上的火力發電，導致波動大不容易並網。

　　二、垂直軸發電（diàn）機組的改（gǎi）進分析

　　搭建一個垂直軸發電機組平台需要軟件設計與硬件（jiàn）設計兩大方麵。在硬件設計中，主要包括柴油機的總體結構（gòu）設計，零件的材料選取，各部分結構的尺寸設計等內容。在軟件設計中主要（yào）包括對（duì）垂（chuí）直軸柴油機的空氣動力（lì）學（xué）分析，對於柴油機大的控（kòng）製策略以及（jí）控製軟件的開發等內容。軟硬件設計兩個方麵既是獨立的，又是聯係的，每個方麵都是建立在其他方麵的基礎上，後軟硬件（jiàn）結合形成一個統一的係統。由於（yú）軟件的（de）開發與應用在研究（jiū）中複雜繁瑣，這裏不過多的介紹，下麵主要介紹在硬（yìng）件設計（jì）上對垂直（zhí）軸發電機組有著（zhe）重要影響的硬件要求。對於垂直軸柴油（yóu）機的開發與利用，不光要在控（kòng）製策略等方麵進行深入研究，而且對於（yú）柴油機的硬件條件也不容忽視（shì）。終的（de）目的是要使柴油機在各種條件對柴油機（jī）的各方麵進行優化設計，使得柴油機能夠更（gèng）好（hǎo）地利用風能，確保（bǎo）柴油機的輸出（chū）功率達到高效率，並且對於柴油機本身而言，要使得它（tā）的使用壽命增加，維護更方便，構造與維修成品更（gèng）加地符合經（jīng）濟性。

　　對於柴油機葉片數量的選擇，一要看設計初衷裏想要柴油（yóu）機達到的輸出功率是多少；二（èr）是需要（yào）考慮葉片與柴油機的齒輪箱變（biàn）速箱之間（jiān）的配合問題（tí）；三是考慮到（dào）柴油機對環境的噪聲汙染；四是考慮柴油機的構（gòu）建與維護（hù）費用。現今，常見的H軸柴油機大多都是4葉片、6葉片和8葉片柴油（yóu）機。

　　葉片數量在一（yī）定程度上影響著柴油機的整體性（xìng）能。不管柴油機（jī）葉片的材料成分以（yǐ）及外形尺寸，對兩葉片柴油機（jī）和三葉片柴油機進行比較，兩者的輸出功率相差不多，但是兩葉片柴（chái）油機可以有較高的葉尖速（sù）比，當風速過大時，兩葉片柴油機會比三葉片（piàn）柴油機實用。

　　風（fēng）輪的葉片數對機負載有一定影響，葉片數量多時，會（huì）增加柴油機的（de）噪聲，同（tóng）時增大了（le）對（duì）風輪的（de）振動，對機器硬件的抗壓抗震條件增加了硬性（xìng）指標。但是從外觀上考（kǎo）慮，三葉片柴油機由（yóu）於其對稱性等原（yuán）因，更能被大眾（zhòng）所接受。

　　兩葉片柴油機由於葉片數量減少後，構造柴油機的成本以及維護成本會相應地減少，但也伴隨著一些不利因素，因此，對柴油機葉片數量的選擇要視具體情況而定，要確定構建柴油機的目的。比（bǐ）如家（jiā）用柴油機、大（dà）型柴油機並網以及用於教學的實驗柴油機，這些柴油機的（de）葉片數都是不確定（dìng）的。

　　三、發電機組的轉（zhuǎn）速控製

　　當柴油機達到額定（dìng）功率後（hòu），此時的柴油機（jī）轉速被稱為柴油機的額定轉速。額定轉速是一個重要的標（biāo）量，尤其是在變槳距柴油機中，控製係統控（kòng）製對槳距角的變化，目的主要在於將柴油機控製在額定轉速範圍內，保證柴油機的輸出功率一直在額定功率（lǜ）下，這樣就使得柴油機的輸出功率穩定，而且這個穩定值跟柴油機大限度利用風能後的理想值（zhí）相差小。變槳距控製的終目的就是要使得柴油機保持在這個佳的額定轉速下運行。

　　葉尖速比在柴（chái）油機整體運行過程中影響著柴油機各硬件的整體性能（néng）。當風速不變時，葉尖速比大說明（míng）此時柴油機的轉速（sù）快，轉速快一是說明接收到的風（fēng）能多，二是轉速快可以使得葉片產生較大的上升浮力（lì），一（yī）定程度上減輕了風輪支架對主軸的重量，對有利於柴油機的使用壽命（mìng）。所以在設（shè）計柴油機時，都會讓（ràng）柴油機具有較大（dà）的葉尖速比。另外，較高的葉尖速比減小了對葉片材料上的要求，降低（dī）了構造柴油機的成本。但（dàn）是，如果當葉尖速（sù）比過高時，也（yě）會引發一些問（wèn）題：比如首先會造成噪聲汙染，不利於人們的生活，其次會造成柴油機的振（zhèn）動問題，如果產生共振的話會直接威脅柴油機的使用壽命，如果（guǒ）該柴油機在城（chéng）市中應用的（de）話，甚至（zhì）會威脅人類的生命安全。所以對柴油機的（de）葉尖速比（bǐ）要選擇合適的值。

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