近些年，風電機組尺寸持續(xù)增長，激烈的市場競爭推動著技術的持續(xù)更新。出于控制成本和保證安全的目的，越來越多的研究人員開始關注如何提升風電機組氣動效率、優(yōu)化葉片外形、降低載荷和增加葉片生命周期等方面的研究。其中，疲勞載荷水平是風電機組設計的一個關鍵因素，降低疲勞載荷可以顯著降低風電機組制造和維護成本。無論是提升風電機組氣動效率或是降低載荷水平，其研究的核心都集中于葉片的氣動控制技術，而葉片氣動控制在很大程度上依賴于對流經葉片表面氣流的控制。本文將根據現(xiàn)有的研究資料討論風電機組葉片的氣動控制技術，這些技術有的已經廣泛應用于實際風電機組葉片上，有的還處于研究階段。

　　氣動控制技術綜述

　　風電機組氣動控制技術可以分為兩類：主動控制和被動控制，如圖1 所示。被動控制技術是指在不借助外部輔助力量下能夠提高風電機組發(fā)電效率、降低氣動載荷等的控制方法。常見的被動控制技術如下風向風電機組的自由偏航技術，氣彈適應葉片以及渦流發(fā)生器、葉片擾流器等被動氣流控制技術。主動控制技術則指需要借助外力的控制技術，傳統(tǒng)的如機組偏航，葉片變速變槳等，更先進的主動控制技術如改變剖面形狀和翼型表面吹/ 吸氣的控制技術。

　　

　　被動控制技術

　　一、被動偏航

　　絕大多數的現(xiàn)代風電機組均采用主動偏航控制，然而在早期風電機組以及部分現(xiàn)代風電機組中仍然可以見到被動偏航的例子。其中最簡單的的一種是尾舵偏航，它廣泛地用于風輪直徑在幾米范圍內的小型風電機組中。還有一種側風輪偏航系統(tǒng)，也成功地用在小型風電機組中。然而無論是尾舵還是側風輪偏航，由于其偏航力矩的局限，都沒能再應用于現(xiàn)代大型風電機組中。另一種應用于部分現(xiàn)代大型風電機組中的被動偏航技術是下風向風電機組中采用的自由偏航。該技術可以節(jié)約主動偏航控制系統(tǒng)的成本以及避免主動偏航中的風向測量誤差，日立公司在其海上5MW 風電機組上就采用了這種技術。

　　二、氣彈適應葉片（彎扭耦合）

　　在風電機組運行過程中，葉片總是伴隨著彎曲和扭轉變形，其帶來攻角的變化會影響到葉片的發(fā)電功率和氣動載荷，這種現(xiàn)象被稱之為氣彈耦合。因為柔性葉片的氣彈耦合現(xiàn)象不可避免，故可以在葉片設計時利用氣彈耦合特性使其適應優(yōu)化發(fā)電功率和降低疲勞載荷的目標。其中，彎扭耦合是研究最廣泛的一種氣彈適應性設計。這種設計旨在當葉片受載彎曲的同時會伴隨著顯著的扭轉變形以增加葉片扭角，進而降低攻角，降低載荷。這種技術能有效降低陣風引起的載荷波動，從而增加葉片疲勞壽命。目前有兩種典型的設計方法：基于材料的耦合和基于外形的耦合。