CN108026896B

CN108026896B - 风力发电设备

Info

Publication number: CN108026896B
Application number: CN201680051936.4A
Authority: CN
Inventors: 铃木政彦
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2015-09-11
Filing date: 2016-08-31
Publication date: 2021-03-26
Anticipated expiration: 2036-08-31
Also published as: JP2017053307A; CN108026896A; KR20180053346A; WO2017043395A1; JP6649727B2

Abstract

本发明提供一种风力发电设备，该风力发电设备能够在低风速下通过使风轮的转速加速来大幅提高发电效率。控制装置4重复以下过程：当风速检测器17检测到预定平均风速时，通过切换装置9将动力再生型马达3切换至马达模式；使风轮2加速直至转速检测器20检测到风轮2的周缘速度或转速已经达到特定值为止；此后，通过切换装置9将动力再生型马达3切换至发电机模式以发电；以及当风速检测器17再次检测到预定平均风速时通过切换装置9再次将动力再生型马达3切换至马达模式并使风轮2加速。

Description

风力发电设备

技术领域

本发明涉及即使在低风速下也能够提高发电效率的风力发电设备。

背景技术

通常地，风力发电设备具有大量的机械损耗，并且在低风速的情况下，风轮由于发电机的齿槽扭矩而难以平稳地旋转，使得风力发电设备的发电效率较低。

为了解决这个问题，本发明的发明人开发了一种配备带有升力式叶片的风力涡轮机的垂直轴风力发电设备(例如，参阅专利文献1和专利文献2)。

专利文献1和专利文献2中所描述的垂直轴风力发电设备包括风轮，该风轮具有以垂直主轴为中心彼此对置的一对垂直长形的升力式叶片，通过在升力式叶片中的每一者的上、下端部处形成指向垂直主轴方向的向内倾斜的部分，在垂直方向沿着叶片内表面扩散的气流被该向内倾斜部分接纳，使得风轮的旋转力增大并且升力(推力)提高，由此使得即使在低风速下风轮也能够有效地旋转并可以增加发电效率。

发明内容

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本专利公报No.4907073

【专利文献2】日本特开专利公报No.2011-169292

【发明内容】

【本发明要解决的问题】

对于上述专利文献中公开的垂直轴风力涡轮机而言，风力涡轮机的启动性能已经得到改善，例如，使得风轮即使在约1m/s至1.5m/s的轻微风速下也能够启动旋转并且即使在约2m/s的低平均风速下也能够有效地发电。

此外，存在下述特征：即当风轮的周缘速度或转速达到一定值时，由于产生于风力涡轮机的叶片的升力增大并通过柯恩达效应使叶片的旋转加速，而且也几乎不会发生由发电负载引起的风轮失速，所以发电效率得到提高。

然而，由于风向总是变化，所以适于风力涡轮机的风速不会持续很长时间。因此，考虑到如果可以将在低风速下旋转的风轮的转速加速至风轮能够通过其自身的力进行有效加速的恒定速度，则可以进一步提高发电效率。

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种风力发电设备，该风力发电设备在低风速下能够通过将风轮的转速加速至预定速度来大幅增加发电效率。

【解决问题的方法】

根据本发明的风力发电设备，上述问题解决如下。

(1)一种风力发电设备，包括：

风力涡轮机，该风力涡轮机具有配备有多个叶片的风轮；

动力再生型马达，该动力再生型马达连接至风轮的主轴并且能够在发电机模式与马达模式之间切换；

转速检测器，该转速检测器用于检测风轮的周缘速度或转速；

风速检测器，该风速检测器用于检测朝向风轮的平均风速；

切换装置，该切换装置能够选择性地将动力再生型马达切换至发电机模式或马达模式；以及

控制装置，该控制装置用于控制风力涡轮机的转速，

其中，该控制装置被配置为重复地执行以下过程：

当风速检测器检测到预定平均风速时，通过切换装置将动力再生型马达切换至马达模式，

使风轮加速直至转速检测器检测到风轮的周缘速度或转速已经达到特定值为止，此后，通过切换装置将动力再生型马达切换至发电机模式以发电，以及

当风速检测器再次检测到预定平均风速时通过切换装置再次将动力再生型马达切换至马达模式，并且使风轮加速直至风轮的周缘速度或转速已经达到特定值为止，并且然后再次通过切换装置将动力再生型马达切换至发电机模式以发电。

根据这种构型，由于控制装置控制成使得当风速检测器检测到预定平均风速时，通过切换装置将动力再生型马达切换至马达模式，并且使风轮加速直至风轮的周缘速度或转速已经达到特定值为止，此后，通过切换装置将动力再生型马达切换至发电机模式以发电。因此，即使在低风速下风轮转速较低且发电量较低的条件下，发电效率也可以极大地提高。

此外，当动力再生型马达切换至马达模式时，发电机的齿槽扭矩不作用在风轮的主轴上，使得风轮能够由马达迅速地加速。此外，在风轮的周缘速度或转速被加速直至特定值为止的情况下，即使没有马达的辅助，由于风轮被加速并通过升力旋转，使得在马达模式下运行的时间较短并且在马达模式下损耗的动力消耗较小。

(2)在上述项(1)中，风力涡轮机是具有配备有多个升力式叶片的风轮的垂直轴风力涡轮机或水平轴风力涡轮机，并且在叶片中的每一个叶片的稍端部分处形成有倾斜部分。

根据这种构型，垂直轴风力涡轮机或水平轴风力涡轮机具有配备有多个升力式叶片的风轮，并且叶片中的每一个叶片在其稍端部分处均设置有倾斜部分，并且叶片中的每一个叶片通过倾斜部分接纳撞击叶片的内侧表面的同时朝向稍端方向扩散的气流，并且升力(推力)可以通过增大旋转力而增大，使得风轮能够由低风速旋转。

随着风速的增大，叶片中产生的升力(推力)由于柯恩达效应而增大并且风轮被有效地加速和旋转。因此，通过将风轮的周缘速度或转速设定为由叶片的升力加速并旋转的特定值，可以保持较高的发电效率。

(3)在上述项(1)或(2)中，使用由太阳能发电面板产生的电力作为通过切换而在马达模式下使用动力再生型马达时的电源。

根据这种构型，不需要使用由发电机模式产生的动力作为在马达模式下运行的电源，并且可以有效地使用由发电机产生的动力。

【本发明的优点】

根据本发明的风力发电设备，由于控制装置控制成使得当风速检测器检测到预定平均风速时，通过切换装置将动力再生型马达切换至马达模式，并且在使风轮加速直至风轮的周缘速度或转速已经达到特定值为止之后将动力再生型马达切换至发电机模式，从而使得即使在风轮转速较小的低风速下且即使在发电量较小的情况下，也能够大幅增加发电效率。

附图说明

图1是根据本发明的实施方式的风力发电设备的正视图。

图2是风力发电设备的风轮和支承臂的正面放大正视图。

图3是沿图1中的线III-III截取的放大截面图。

图4是用于对本发明实施方式的风力涡轮机进行控制的流程图。

具体实施方式

在下文中，参照附图对本发明的实施方式进行描述。在以下实施方式中，对配备有垂直轴风力涡轮机的风力发电设备进行了说明，作为示例，该风力发电设备的叶片的回转半径为1m并且叶片的翼长为1.2m。毫无疑问，对于本发明的风力发电设备而言并不局限于这种尺寸。

图1示出了根据本发明的配备有垂直轴风力涡轮机的风力发电设备的实施方式。风力发电设备1包括垂直轴型风轮2、动力再生型马达3和用于对风力涡轮机的转速进行控制的控制装置4。

风轮2的垂直主轴5由轴承6A以可旋转的方式支承在设置在基座G的上表面上的支承框架6的中央部分中的多个上、下点处。每两个上、下侧部的水平支承臂7A、7B的内端部被固定在垂直主轴5的上部的径向方向的对称位置中。

垂直延伸的左、右一对升力式叶片(下文简称为叶片)8、8的上、下两个端部的内表面被固定至在每个上、下侧部处的支承臂7A、7B的外端部分。例如，支承臂7A、7B和叶片8由纤维强化合成树脂形成。另外，支承臂7A、7B和叶片8可以一体地模制而成。

叶片8具有与由本专利申请的同一发明人开发的日本专利公报No.4907073和日本特开专利公报No.2011-169292中描述的叶片大致相同的形状。也就是说，叶片8的弦长被设定为叶片8的回转半径的40％至60％，而翼面积被广泛地设定。

如图3中叶片8的除了上、下两个端部之外的主要部分8A的放大的截面形状所示，主要部分8A的翼厚中心线C上的内外方向上的翼厚相互被认为大致对称并且尺寸大致相同。翼厚中心线C被设定为与叶片8的翼厚中心的旋转轨迹O大部分叠置。

如图2中所示，整个主要部分8A的平面形状与翼厚的旋转轨迹O一起弯曲成弧形形状。主要部分8A的内表面沿离心方向从前缘的凸出部分(lobe portion)向后缘倾斜，使得当风从后面撞击内表面时，叶片被推向前方。

主要部分8A的横截面形状被设计成接近标准翼型，在标准翼型中，在前侧部处的叶片厚度较厚并且朝向后侧部逐渐地变薄。

当叶片8旋转时，基于叶片8的内旋转半径与外旋转半径的差，外周缘表面的周缘速度变得比内表面的周缘速度大，因此，沿着外周缘表面向后传递的气流比内周缘表面向后传递的气流更快。

在叶片8的后边缘处，经过外表面的气流的压力变得小于经过内表面的气流的压力，通过外表面和内表面上的柯恩达效应，叶片8的后边缘的外表面被从后方推向前边缘部分的方向，使得推力沿旋转方向作用在叶片8上，并且使叶片8旋转。

如图1和图2中所示，在叶片8的上、下两个端部处形成向内倾斜部分8B、8B。向内倾斜部分8B、8B中的每一者沿垂直主轴5的方向倾斜成弧形。由于向内倾斜部分8B形成在叶片8的上、下两侧的端部处，则当叶片8旋转时，在主要部分8A内侧和外侧上沿上、下方向流动的气流通过柯恩达效应向后传递。也就是说，气流沿图2中的方向W流过。由于反作用力沿旋转方向推动叶片8，使得即使在低风速下风轮2也以高旋转效率旋转。

动力再生型马达3设置在基座G上并且垂直主轴5的下端部连接至风轮轴。

如后面将详细描述的，对于动力再生型马达3而言，例如，可以使用公知的永磁场型直流马达，并且其被构造成能够通过连接至动力再生型马达3的切换电路9而在通过使风轮2的垂直主轴5旋转来发电的发电机与驱动垂直主轴5的驱动马达之间切换。还可以使用永磁型交流同步马达作为动力再生型马达3。

切换电路9经由控制器10连接至第一蓄电池11并且切换电路9连接至存储由太阳能发电面板12产生的电力的第二蓄电池13。切换电路9具有用于将动力再生型马达3用作发电机的发电电路(未示出)和用于将动力再生型马达用作驱动马达的马达电路(未示出)。通过切换经由这些电路流向动力再生型马达3的电流的方向(参见图1中的箭头)，将动力再生型马达3切换至发电机模式以将所产生的动力存储在第一蓄电池11中或者将动力再生型马达3切换至马达模式，并且该驱动马达通过第二蓄电池13的电力运行。

切换电路9电连接至后述的位于控制装置4中的发电机/马达切换判定单元16，并且基于从发电机/马达切换判定单元16输出的判定信号被选择性地切换至发电电路或马达电路。

通过将动力再生型马达3切换至发电机模式所产生的并存储在第一蓄电池11中的电力被供应至外部直流负载电源或者经由直流-交流逆变器被供应至外部交流负载动力系统。

控制器10具有下述功能：即通过对由切换至发电机模式的动力再生型马达3所产生的输出电流量进行调节来控制输出至第一蓄电池11或外部负载电源的电流和电压的功能。例如，控制器控制成使得通过紧接着在风轮2启动之后或者在风轮2的转速较慢时的低风速下减小输出电流量，从而使施加到发电机的发电负载减小，由此可以防止风轮2的失速。

控制装置4包括平均风速判定单元14、风力涡轮机周缘速度判定单元15和发电机/马达切换判定单元16。

平均风速判定单元14连接至风速计17，风速计17是用于以规则的时间间隔对朝向风轮2的风的平均风速进行检测的风速检测器。由风速计17检测到的平均风速被输入至平均风速判定单元14并且由控制装置4的中央处理单元(CPU)18进行处理，并且当平均风速判定单元14判定风速已经达到预定平均风速时，将判定信号输出至发电机/马达切换判定单元16。应当注意的是，风速计17的平均风速的检测定时优选地以例如10秒或10秒以下的相对较短的间隔执行，使得即使在低风速下发电量也不会大幅波动。

尽管稍后将详细说明，但当风速计17检测到例如为2m/s的预定平均风速时，发电机/马达切换判定单元16向切换电路9输出判定信号并且切换电路9被从发电电路切换至马达电路并且将动力再生型马达3切换处于马达模式。判定信号还基于从转速检测传感器20(稍后描述)输入至风力涡轮机周缘速度判定单元15的数据被输出至发电机/马达切换判定单元16。

在垂直主轴5的中间部分的适当位置处附接有用于测量风轮的转速的齿轮19，并且齿轮19的转数由转速检测传感器20来检测，使得可以经由垂直主轴5检测风轮2的转速。可以在垂直主轴5的外周表面上设置一个或多个凸形部分来替代齿轮19。对于转速检测传感器20而言，例如，可以使用非接触式传感器，比如磁性转速检测传感器、超声波转速检测传感器或旋转编码器。

由转速检测传感器20检测到的转速被输入至控制装置4的风力涡轮机周缘速度判定单元15，并且控制装置4的中央处理单元18基于输入转速计算风轮2的平均周缘速度。

也就是说，由于风轮2的外圆周的长度(2πr)由风轮2的叶片8的回转半径(r)决定，所以如果将外圆周的长度(2πr)乘以垂直主轴5转速(rpm)，则将转速转换为周缘速度(m/s)。此处，转速检测传感器20和风力涡轮机周缘速度判定单元15与本发明的转速检测器相对应。

风轮2的周缘速度还可以通过使用传感器检测叶片8的角速度来确定。也就是说，将叶片8的角速度(rad/s)乘以回转半径(r)的值是风轮2的周缘速度。

在风力涡轮机周缘速度判定单元15中，当其判定风轮2的平均周缘速度已经达到作为特定周缘速度的5m/s时，判定信号被从发电机/马达切换判定单元16中输出至切换电路9，并且切换电路9基于判定信号被从马达电路切换至发电电路，使得动力再生型马达3以发电机模式运行。

接下来，将参照图4中示出的流程图对用于控制根据上述实施方式的风力涡轮机发电设备1中的风力涡轮机的转速的方法进行描述。

首先，当风轮2旋转并且发电机/马达切换判定单元16作为发电机模式运行时，平均风速由风速计17测量(S1)。基于控制装置4的中央处理单元18的计算处理结果，平均风速判定部段14判定平均风速是否等于或大于例如为2m/s或者更高的预定平均风速(S2)。

当平均风速判定单元14判定平均风速为2m/s或更高时，判定信号被从控制装置4的发电机/马达切换判定单元16输出至切换电路9，并且切换电路9基于判定信号被切换至马达电路(S3)。

因此，将已经以发电机模式运行的动力再生型马达3切换至马达模式，并且马达通过从第二蓄电池13供应的电力经由切换电路被自动地启动(S4)，并且垂直主轴5被迫以加速的方式使风力涡轮机(风轮2)旋转(S5)。如果平均风速判定单元14判定平均风速尚未达到2m/s，则进程返回至步骤S1并且连续地测量平均风速。

当将动力再生型马达3从发电机模式切换到马达模式时，发电机的齿槽扭矩不作用在垂直主轴5上，并且风轮2可以通过马达迅速地加速和旋转。因此，处于马达模式下的运行时间较短，并且可以减小第二蓄电池13的动力消耗。

判定平均风速是否已经达到2m/s的原因如下。因为在配备有上文提到的形式的多个升力式叶片8的垂直轴型风轮2中，例如，在叶片8的回转半径为1m，叶片8的翼长为1.2m的情况下，当平均风速达到2m/s或更高时，风轮2的旋转由在叶片中产生的升力而加速，并且风轮以能够从发电机输出所产生的电力的速度旋转。

因此，当风轮2在平均风速下以约2m/s的低风速旋转时，如果动力再生型马达3切换至马达模式并且风轮2的旋转被迅速地加速，则在叶片上产生升力并且风轮被进一步加速，从而使得随后当从马达模式切换至发电机模式并发电时发电效率增加。

在马达模式下使风轮2的旋转加速之后，由转速检测传感器20检测垂直主轴5的平均转数。基于平均转数，中央处理单元18将转数转换为风力涡轮机(风轮2)的周缘速度并将结果输出至风力涡轮机周缘速度判定单元15(S6)，并且风力涡轮机周缘速度判定单元15判定风轮2的周缘速度是否已达到超过平均风速2m/s的例如为5m/s的特定值(S7)。

判定风轮2的周缘速度是否已经达到5m/s的原因如下。因为在配备有上文提到的形式的多个升力式叶片8的垂直轴型风轮2中，当风轮2的周缘速度达到5m/s时，通过叶片8的上、下两个端部的向内倾斜部分8B以及柯恩达效应的作用，在叶片8中产生的升力(推力)也增大，即使风轮2没有受到马达辅助，风轮2也被加速以使得周缘速度超过风速，从而使风轮2有效地旋转并发电，并且使由于发电负载导致的风轮失速变得难以发生。

如果将风轮2的转速举例说明，则在周缘速度为5m/s的情况下，由于在如上文提到的周缘速度、转速与外圆周的长度之间存在关系，当叶片8的回转半径(r)设定为例如1m时，则风轮2的外圆周的长度(2πr)为6.28m。因此，通过将周缘速度5m/s除以外圆周6.28m并乘以60以转换成每分钟的速度，由此风轮2的转速约为48rpm。

当风力涡轮机周缘速度判定单元15判定风轮2的周缘速度已经达到5m/s时，判定信号从控制装置4的发电机/马达切换判定单元16传输至切换电路9，并且通过判定信号将切换电路9切换至发电电路(S8)。因此，将动力再生型马达3从马达模式切换至发电机模式并且作为发电机启动(S9)，并且将所产生的动力存储在第一蓄电池11中。

当风力涡轮机周缘速度判定单元15判定风轮2的周缘速度尚未达到5m/s时，则进程返回至步骤(S5)，同时将动力再生型马达3保持为马达模式，风轮2被加速直至风轮2的周缘速度达到5m/s为止。

在将动力再生型马达3切换至发电机模式之后，则由风速计17再次测量平均风速(S10)。当平均风速判定单元14检测到2m/s或更小的平均风速时(S11)，则流程返回至步骤S3，并且切换电路9被切换至马达电路，动力再生型马达3被再次切换至马达模式，并且风轮2以与上文描述的相同的方式被加速。通过以环形重复步骤S3至S11并且通过控制风轮2的转速，能够大幅提高发电效率。

如上文所描述的，根据上述实施方式的风力涡轮机的转速的控制方法，将能够在发电机模式与马达模式之间切换的动力再生马达3关联至风轮2的垂直主轴5，并且将风轮2的转速重复地控制如下：

当风轮2在约2m/s的平均风速的低风速下旋转时，动力再生型马达3通过切换至马达模式而被快速地加速，从而使得风轮2的周缘速度达到5m/s，风轮在该周缘速度下能够在由自身加速的同时有效地旋转，并且

当风轮2的周缘速度已经达到5m/s时，动力再生型马达3被切换至发电机模式以产生电力。

因此，即使在风轮2的转速较低的低风速下，甚至在发电量少的状态下，发电效率在所产生的动力没有显著变化的情况下也能够增加。

此外，如果当将动力再生型马达3从马达模式切换至发电机模式时将风轮2的平均周缘速度设定为5m/s，该5m/s是允许风轮2在由自身加速的同时有效地旋转的值，即使在平均周缘速度已经达到5m/s时马达停止的情况下，由于发电负载所导致的失速也几乎不会而发生，并且无需频繁地将动力再生型马达3切换至马达模式，使得能够降低作为马达驱动电源的第二蓄电池13的动力消耗。

此外，将动力再生型马达3连接至垂直主轴5，并且通过切换电路9将该马达3切换至马达模式以使风轮2的旋转加速，从而使得由于无需单独地安装用于使风轮2加速的专用马达并由于无需控制专用马达而变得经济。

本发明不局限于上述实施方式，在不背离本发明的主旨的范围内能够做出以下各种变型和改变。

在上述实施方式中，当检测到平均风速已经达到2m/s时，将动力再生型马达3切换至马达模式并且开始使风轮2的旋转加速。作为变型的示例，当检测到垂直主轴5在平均风速下的平均转速为2m/s时，或者当风轮2在平均风速下的周缘速度为2m/s时，可以将动力再生型马达3切换至马达模式。

在上述实施方式中，通过由马达模式加速风轮直至风轮2的周缘速度已经达到5m/s为止，将马达模式切换至发电机模式。但是，如上文所述，由于能够将风轮2的周缘速度转换为风轮的转速，则在转速传感器20检测到风轮2的周缘速度已经达到5m/s的转速时也能够将马达模式切换至发电机模式。

在上述实施方式中，将平均风速设定为2m/s，在该平均风速下，动力恢复型马达3被切换至马达模式并且风轮2被加速。然而，平均风速可以基于叶片8的回转半径的尺寸被适当地设定。

也就是说，例如，当叶片8的回转半径小于上述实施方式1m的回转半径时，风轮2的旋转扭矩变小并且动力再生型马达由于发电负载而容易失速。因此，可以将平均风速设定为2m/s或更高，并且当风轮2的转速较高时可以切换至马达模式以使风轮2加速。

此外，当叶片8的旋转半径大于1m时，即使在风轮2的转速较低的情况下，由于旋转扭矩变大并且由于发电成为可能，则可以将平均风速设定为2m/s或以下，使得在风轮2的转速较低的情况下，可以将动力再生型马达切换至马达模式以使风轮2加速。

在上述实施方式中，当风轮2的周缘速度已经达到5m/s时，动力再生型马达3从马达模式切换至发电机模式。然而，当从马达模式切换至发电机模式时，风轮2的周缘速度可以基于叶片8的回转半径的尺寸被适当地设定。

在上述实施方式中，由太阳能发电面板12存储的第二蓄电池13被用作使动力再生型马达在马达模式下运行的电源。然而，可以省略太阳能发电面板12和第二蓄电池13，并且可以使用第一蓄电池11的电力来使马达运行。在这种情况下，如上文所述，由于马达模式下的运行时间较短，则可以使第一蓄电池11的动力消耗最小化。

本发明还可以应用于如日本专利公报No.4907073的图4中所示的其中多个升力式叶片以多级的方式固定至垂直主轴5的风力发电设备，或者应用于如日本专利公报No.4740580中所示的包括其中叶片的稍端部分向主轴方向(接收风的方向)倾斜的水平轴风力涡轮机的风力发电设备。

【附图标记说明】

1 风力发电设备

2 风轮

3 动力再生型马达

4 控制装置

5 垂直主轴

6 支承框架

6A 轴承

7A、7B 支承臂

8 升力式叶片

8A 主要部分

8B 向内倾斜部分

9 切换电路(切换装置)

10 控制器

11 第一蓄电池

12 太阳能发电面板

13 第二蓄电池

14 平均风速判定单元

15 风力涡轮机周缘速度判定单元

16 发电机/马达切换判定单元

17 风速计(风速检测器)

18 中央处理单元

19 齿轮

20 转速检测传感器

C 翼厚中心线

G 基座

K 齿轮箱

O 旋转轨迹

Claims

1.一种风力发电设备，所述风力发电设备包括：

风力涡轮机，所述风力涡轮机具有配备有多个叶片的风轮；

动力再生型马达，所述动力再生型马达连接至所述风轮的主轴并且能够在发电机模式与马达模式之间切换；

转速检测器，所述转速检测器用于检测所述风轮的周缘速度或转速；

风速检测器，所述风速检测器用于检测朝向所述风轮的平均风速；

切换装置，所述切换装置能够选择性地将所述动力再生型马达切换至所述发电机模式或所述马达模式；以及

控制装置，所述控制装置用于控制所述风力涡轮机的转速，

其中，所述风力涡轮机是具有配备有垂直主轴和多个升力式叶片的垂直轴型风轮的垂直轴风力涡轮机，

其中，所述多个升力式叶片固定在所述垂直主轴的径向对称位置处，

其中，所述叶片的除了上端部和下端部两者之外的主要部分的横截面形状使得所述主要部分的翼厚中心线C构造为与所述叶片的翼厚中心的旋转轨迹O大致叠置，

其中，在所述升力式叶片的所述上端部和所述下端部两者处形成向内倾斜部分，并且所述向内倾斜部分中的每个向内倾斜部分沿所述垂直主轴的方向倾斜成弧形，

其中，整个所述主要部分的平面形状与所述叶片的所述翼厚中心的所述旋转轨迹O一起弯曲成弧形形状，并且所述叶片的所述主要部分的内表面沿离心方向从前缘的凸出部分向后缘倾斜，使得当风从后面撞击所述内表面时，所述叶片被推向前方，

其中，所述控制装置包括平均风速判定单元、风力涡轮机周缘速度判定单元和发电机/马达切换判定单元，

其中，所述发电机/马达切换判定单元具有基于所述平均风速判定单元和所述风力涡轮机周缘速度判定单元的判定而向所述切换装置输出判定信号的功能，

其中，所述平均风速判定单元具有判定当配备有多个升力式叶片的所述风轮旋转时所述风速检测器是否已经检测到第一预定平均风速的功能；

其中，所述第一预定平均风速是所述风轮的周缘速度或转速的这样的值：在该值处，所述风轮的转速通过所述升力式叶片上产生的升力而被加速，

其中，所述风力涡轮机周缘速度判定单元具有判定配备有多个升力式叶片的所述风轮的周缘速度或转速是否已经达到超过所述第一预定平均风速的第二预定速度值的功能，

其中，所述第二预定速度值是这样的速度值：在所述速度值处，所述风轮能够有效地旋转，同时通过所述升力式叶片的所述向内倾斜部分的作用、以及基于穿过所述叶片的所述上端部和所述下端部两者处的外表面和内表面的气流之间的压力差的柯恩达效应而自身加速，

其中，所述切换装置具有基于所述平均风速判定单元和所述风力涡轮机周缘速度判定单元的判定结果使所述动力再生型马达在发电机模式与马达模式之间切换的功能，

其中，所述控制装置被配置为重复地执行以下过程：

开始通过所述切换装置使所述动力再生型马达以所述发电机模式运行，

通过所述转速检测器检测所述风轮的周缘速度或转速，

当所述风速检测器检测到大于或等于所述第一预定平均风速的值时，通过所述切换装置将所述动力再生型马达从所述发电机模式切换至所述马达模式，并且通过所述动力再生型马达以所述马达模式使所述风轮加速；

此后，当所述转速检测器检测到所述风轮的周缘速度或转速已经达到超过所述第一预定平均风速的值的所述第二预定速度值时，通过所述切换装置将所述动力再生型马达切换至所述发电机模式以发电，以及

在所述发电机模式中，当所述平均风速判定单元判定在所述风轮的旋转期间所述平均风速小于或等于所述第一预定平均风速时，通过所述切换装置再次将所述动力再生型马达切换至所述马达模式以使所述风轮加速达到所述第二预定速度值。

2.根据权利要求1所述的风力发电设备，

其中，所述第一预定平均风速是2m/s，并且其中，所述第二预定速度值是5m/s。