250 小型风力发电机总体结构的设计

合集下载

开题报告小型风力发电机总体结构的

小型风力发电机总体结构的设计开题报告班级（学号）：机0405-19 姓名：崔亮指导老师：许宝杰一、综述1.课题研究的目的和意义能源是发展国民经济和提高人民生活的重要物质基础，是经济发展的“火车头”，能源已成为制约国民经济发展的重要因素。

社会经济发展推动能源需求的持续增长，要求不断开发新的能源。

虽然，人类的技术进步旨在提高能源的利用效率、减少能源的消耗，但现今的能源生产量依然满足不了人类发展的需求。

由于对能源的渴求，人们无节制地开采石油、煤炭、天然气等这些埋在地层深处的维系人类生存的“能源食粮”，不仅严重地污染了我们的生存空间，恶化了自然环境，而且带来了更可怕的恶果—能源枯竭。

传统化石能源资源的减少，引发的石油危机和石油总体价格的攀升，已在向世人警示能源安全问题,引起对能源安全的广泛担忧。

现实告诫人们，要生存就必须寻求开发新能源。

[1]我国地域辽阔，广大边远山区、沿海岛屿和少数民族地区地广人稀、交通不便，利用大电网的延伸解决供电问题非常困难，而这些地区风力资源往往又比较丰富。

充分利用这些地区的风力资源来解决无电、缺电问题，对改善当地人民的生活水平，发展地方经济具有深远的意义。

小型风力发电系统具有机组投资小，使用灵活，非常适用于解决居住相对分散、风力资源较好的无电地区居民的基本生活用电及部分小型生产用电问题。

[2]小型风力发电技术作为农村能源的组成部分，它的进一步推广应用，将会推动农村能源的发展，对于改善用能结构，特别是边远山区等的生产、生活用能，推动生态和环境建设诸领域的发展将发挥积极作用，具有广阔的市场前景。

[3]风能具有随机性和不确定性，风力发电系统是一个复杂系统。

简化小型风力发电系统的结构、降低成本、提高可靠性及实现系统优化运行，具有重要的理论意义和实际应用价值。

2.课题的研究现状及已有成果风能的利用有着悠久的历史。

近年来,资源的短缺和环境的日趋恶化使世界各国开始重视开发和利用可再生、且无污染的风能资源。

小型风力发电机组动力结构设计概要

小型风力发电机组动力结构设计摘要当前，全球都面临着能源枯竭、环境恶化、气温升高等问题，日益增长的能源需求、能源安全问题受到世界各国广泛关注。

风能是一种可再生能源，它资源丰富，是一种永久性的本地资源，可为人类提供长期稳定的能源供应；她安全、清洁，没有燃料风险，更不会在使用中破坏环境。

为此，世界各国都在加快风力发电技术的研究，以缓解越来越重的能源与环境压力，中国也不例外。

本文对小型风力发电机动力结构的设计主要研究如下：(1)进行小型风力发电机的总体功能需求分析，进行整体方案设计，力求实现机与电的结合。

(2)进行机器的机械装配图设计，功能完备后，然后进行机械零件的详尽设计。

(3)根据风力发电机叶片设计理论及实际风能情况，设计出合适的风力发电机叶片，并利用CAD软件建立叶片的模型。

关键词：小型风力发电机；叶片；变向器目录摘要 (Ⅰ)第1章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 国内外风力发电的发展现状及其趋势 (2)1.3 小型垂直轴风力发电机发展概况 (3)1.4 本课题的研究内容 (4)第2章垂直风力发电机组部分零部件的设计 (6)2.1 风力机的基本原理 (6)2.2 小型风力发电机部分零部件的设计 (8)2.2.1 叶片 (8)2.2.2 轴毂 (11)2.2.3 架子 (11)2.2.4 支撑架 (12)2.2.5 风力机设计中标准零部件的选型 (12)2.2.6 变向器 (13)2.3 本章小结 (14)第3章垂直轴风力发电机正常工作的条件 (15)3.1 小型风力发电机安装地点选择 (15)3.2 垂直轴风力发电机制动器的设计 (15)3.3 蓄电池和选型 (15)3.3.1 蓄电池的种类及工作基本原理 (15)3.3.2 蓄电池选型 (16)3.4 本章小结 (16)结论 (17)参考文献 (18)致谢 (19)第1章绪论1.1课题背景随着环保的呼声日益高涨和不可再生能源的过度消耗，风能、生物能等多种可再生资源被日益重视。

小型风力发电机的原理图

小型风力发电机的原理图
以下是小型风力发电机的原理图：
图片描述：一个垂直放置的小型风力发电机，由下到上依次由以下部分组成：
1. 基座：用于支撑发电机的结构。

2. 垂直轴：一根垂直放置的杆，用于固定转子和叶片组件。

3. 转子：位于垂直轴上方，由固定在轴上的转子叶片组成，用于转动发电机。

4. 发电机：位于转子上方，由电磁线圈和磁铁组成，利用转子旋转时产生的磁场变化来产生电能。

5. 小型电容器：位于发电机的一侧，用于储存发电机产生的电能。

6. 输出线路：连接电容器和外部电路，用于将储存的电能输出。

7. 控制装置：连接于发电机和输出线路之间，用于检测和控制发电机的运行状态。

8. 塔筒：位于基座顶部，用于支撑整个装置，并提供便于转子旋转的轴心支撑。

9. 安全装置：位于塔筒和垂直轴之间，用于保持转子叶片在适当的风速下旋转，并限制其在过大风力下的转速。

小型风力发电机总体结构的设计

小型风力发电机总体结构的设计首先，塔架结构是小型风力发电机的基础支撑结构，主要作用是稳定风轮的位置和方向。

塔架通常由金属或钢筋混凝土制成，高度一般在10米至30米之间。

在设计时，需要考虑到塔架的强度、稳定性和耐久性，以及便于安装和维护。

其次，风轮（葉片）设计是小型风力发电机的核心部分，负责接受风能并驱动发电机发电。

风轮通常由数个叶片组成，常见的材料有玻璃纤维、碳纤维等。

在设计时，需要考虑到叶片的形状、长度和材料的选择，以提高风轮的效率和稳定性。

风轮的设计应考虑到叶片的形态优化，以降低风阻和噪音，提高风能的利用率。

通常采用的形状有直接扇形、折叠扇形、三角扇形等，可以通过风洞实验和仿真计算来确定最佳形状。

此外，风轮还需要考虑叶片的长度和数量，以适应不同风速和功率要求。

第三，发电机是将风能转换为电能的关键设备。

通常采用的是永磁同步发电机，可以有效提高发电效率。

永磁同步发电机结构简单、效率高、体积小、重量轻，是小型风力发电机中较为常用的一种类型。

同时，发电机还需要配备适当的传感器和电器设备，以确保风能可以稳定地转换为电能，并兼容与电网或电池的连接。

最后，控制系统是小型风力发电机的重要组成部分，主要用于监测风速、机组运行状况、电压输出等，并根据实时情况对发电机进行调节。

控制系统通常包括风速传感器、转速传感器、电流传感器、电压传感器、电池管理系统等。

这些传感器和电器设备可以与发电机和电网进行连接，实现风力发电机的自动化控制和监测。

总之，小型风力发电机的总体结构设计需要考虑到塔架结构、风轮（葉片）设计、发电机和控制系统。

这些设计要素的合理搭配和优化可以提高风力发电机的效率、稳定性和可靠性，为户外和偏远地区提供可持续的电力供应。

小型风力发电机组的构造

扬州神州风力发电机有限公司
小型风力发电机组的构造
小型风力发电机组的组成：小型风力发电机组一般由下列几部分组成：风轮、发电机、调速和调向机构、停车机构、塔架及拉索等，控制器、蓄电池、逆变器等。

①风轮：小型风力机组的风轮大多用2~3个叶片组成，它是把风能转化为机械能的部件。

风轮叶片的材质主要有两种。

一种是玻璃钢材料，一般用玻璃丝布和调配好的环氧树脂在模型内手工糊制，在内腔填加一些填充材料，手工糊制适用于不同形状和变截面的叶片但手工制作费工费时，产品质量不易控制。

国外小风机也采用机械化生产等截面叶片，大大提高了叶片生产的效率和产品质量。

②发电机：小型风力发电机组一般采用的是永磁式交流发电机，由风轮驱动发电机产生的交流电经过整流后变成可以储存在蓄电池中的直流电。

③调向机构、调速机构和停车机构：为了从风中获取能量，风轮旋转面应垂直于风向，在小型风机中，这一功能靠风力机的尾翼作为调向机构来实现。

同时随着风速的增加，要对风轮的转速有所限制，这是因为一方面过快的转速会对风轮和风力机的其他部件造成损坏，另一方面也需要把发电机的功率输出限定在一定范围内。

由于小型风力机组的结构比较简单，一般采用叶轮侧偏式调速方式，这种调速机构在风速风向变化转大时容易造成风轮和尾翼的摆动，从而引起风力机的振动。

因此，在风速较大时，特别是蓄电池已经充满的情况，应人工控制风力机停机。

在有的小型风力机中设计有手动刹车机构，另外在实践可采用侧偏停机方式，即在尾翼上固定一软绳，当需要停机时，拉动尾翼，使风轮侧向于风向，从而达到停车的目的。

扬州神州风力发电机有限公司。

2.5mW风力发电机整体结构

片和球墨铸铁结构的轮毂。叶片的桨距角可根据风速和功率输出情况进行自动调节。 3.1.2 发电机采用多极永磁同步电机，采用内转子结构，风轮通过主轴承直接同发电机
转子连接，电机采用散热筋自然冷却的方式。 3.1.3 并网系统采用 AC-DC-AC 变流方式，将发电机发出的低频交流电经整流转变为脉
动直流电(AC/DC)，经斩波升压输出为稳定的直流电压，再经 DC/AC 逆变器变为与电网同频率同相的交流电，最后经变压器并入电网，完成向电网输送电能的任务。
XD102-2500 直驱风机技术参数
企
业
标
准
XD102-2500kW 风力发电机组技术参数及产品描述
版编校审
本：制：对：核：
标准化：批准：
目
录
前言.．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． II 1 范围.．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 1 2 技术参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 1 3 技术要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 1 4 ****风力发电机组技术说明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 5 5 塔架技术说明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34 6 基础．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 34 7 机组的主要部件和生产厂家．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 35 8 技术标准列表．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 35

小型风力发电机毕业设计

小型风力发电机毕业设计小型风力发电机毕业设计一、引言随着人们对可再生能源的需求日益增长，风力发电作为一种清洁、可持续的能源形式，越来越受到关注。

在这个背景下，设计一台小型风力发电机成为了我毕业设计的主题。

本文将介绍我设计的小型风力发电机的原理、结构和性能优化。

二、原理小型风力发电机的工作原理与大型风力发电机基本相同。

它们都利用了风的动能来驱动风轮旋转，进而带动发电机产生电能。

在小型风力发电机中，风轮通常由数个叶片组成，这些叶片的角度和形状会影响风轮的转动效率。

当风吹过风轮时，叶片会受到气流的冲击，产生扭矩，进而使风轮旋转。

旋转的风轮通过传动装置将动能转化为电能。

三、结构小型风力发电机的结构相对简单，主要包括风轮、传动装置和发电机三个部分。

1. 风轮：风轮是小型风力发电机的核心部件，它负责接受风的作用力并转化为机械能。

风轮通常采用三叶片结构，因为这种结构在风力作用下旋转效率较高。

另外，风轮的材料也需要轻量、坚固和耐腐蚀。

2. 传动装置：传动装置将风轮旋转的机械能转化为发电机所需的转速和扭矩。

传动装置通常由齿轮或链条组成，它们能够将风轮的低速旋转转换为发电机所需的高速旋转。

3. 发电机：发电机是小型风力发电机的核心组件，它将机械能转化为电能。

发电机通常采用交流发电机或直流发电机，其中交流发电机的结构相对简单，直流发电机的效率相对较高。

四、性能优化为了提高小型风力发电机的性能，我在设计中采取了以下优化措施。

1. 叶片设计：通过优化叶片的角度和形状，可以提高风轮的转动效率。

我使用了计算流体力学模拟软件对不同叶片设计进行了模拟和分析，最终确定了最佳的叶片结构。

2. 传动装置优化：通过选择合适的传动装置，可以提高传动效率，减少能量损失。

我进行了多次实验和计算，最终选择了一种高效的传动装置。

3. 发电机选择：根据小型风力发电机的需求，我选择了一种高效、稳定的发电机。

这种发电机具有较高的转换效率和较低的能量损耗。

小型风力发电机组动力结构设计

摘要随着化石能源的过渡消耗以及其对环境带来的严重影响，风能凭借其清洁、可循环利用等诸多优点而越来越受到重视，各国都在积极开发利用本国的风能资源，中国也不例外。

本文根据导师布置的毕设课题《小型风力发电机组动力结构设计》中的要求，探索小型风力发电机动力结构的设计。

主要研究结果如下:1、根据风力发电机叶片设计的经典理论设计叶片的外形，利用三维建模软件建立叶片的三维实体模型。

2、根据设计需求，设计出了轴毂、支撑架等零部件，并利用Solidworks软件建立了三维模型。

3、根据设计需求，设计出了变向器装置，并合理地选择了轴承、键等配套零部件。

关键词：小型风力发电机；叶片；轴承。

AbstractWith the consumption of fossil fuels and their serious impact on the environment, the wind energy with the advantages of clean and can be recycled for use is growing importance to many countries and they are actively developing and utilizing its wind resource, China is no exception. This paper is based on the requirements of The Power Conformation of Small Wind Turbine to explore the method for design and manufacturing process of small wind turbine using of composite materials.The main results achieved are as following:1 .According to the classic theory of the wind turbine blade design and using 3D modeling software, the blade's 3-D solid model is established.2. Based on the requirements of design ,the aim is to design some parts as bushing and brace, even more I should establish he blade's 3-D model using the software of Solidworks.3. Based on the requirements of design, my aim is to select some parts just like axle-bearing, bond reasonably, and deign the apartment of transformer.Keywords: small wind turbine；blade；axle-bearing；目录摘要（中文） (Ⅰ)（英文） (Ⅱ)第一章概述 (1)1.1课题研究的目的和意义 (1)1.2 课题的研究现状及已有成果 (2)1.3本课题的研究内容 (4)第二章风能资源 (6)2.1风的重要性 (6)2.2风能的特点和限制性 (6)2.3我国风能资源区划 (9)2.4什么样的风能对人类有用 (10)第三章风力发电机组的设计方案确定 (11)3.1风力发电机的结构 (11)3.2风力发电机的分类 (12)第四章垂直轴风力发电机组部分零部件的设计 (17)4.1风力机的基本原理 (17)4.2小型风力发电机部分零部件的设计 (18)第五章垂直轴风力发电机正常工作的条件 (30)5.1垂直轴风力发电机的调速 (30)5.2垂直轴风力发电机的启动 (30)5.3垂直轴风力发电机制动器的设计 (30)5.4 小型风力发电系统中配置的蓄电池 (30)5.5发电机系统中的防雷击设施 (31)结束语 (32)参考文献 (33)第一章概述1.1课题研究的目的和意义数千年来，风能技术发展缓慢，也没有引起人们足够的重视。

小型风力发电机的基本结构和特性

小型风力发电机的基本结构和特性小型风力发电机知识小型风力发电机的基本结构和特性目前，我国推广应用最多的小型风力发电机，其机型是水平轴高速螺旋桨式风力发电机，因此，我们将重点介绍它的基本结构和特性。

水平轴高速螺旋桨式风力发电机大致由以下几个部分组成：风轮、发电机、回转体、调速机构、调向机构（尾翼）、刹车机构、塔架。

其基本构造原理如图4-3 所示。

1. 风轮水平轴风力发电机的风轮是由1-4个叶片（大部分为2~3个叶片）和轮毂组成。

其功能是将风能转换为机械能，它是风力发电机从风中吸收能量的部件。

叶片的结构一般有6种形式，如图4-4所示。

（1）实心木制叶片。

这种叶片是用优质木材，精心加工而成，其表面可以包上一层玻璃纤维或其他复合材料，以防雨水和尘土对木材的侵蚀，同时可以改善叶片的性能。

有些大、中型风力机使用木制叶片时，不像小型风力机上用的叶片由整块木料制作，而是用很多纵向木条胶接在一起（图4-4a）。

（2）有些木制叶片的翼型后缘部分填充质地很轻的泡沫塑料，表面再包以玻璃纤维形成整体（图4-4b）。

采用泡沫塑料的优点不仅可以减轻重量，而且能使翼型重心前移（重心前移至靠前缘1/4 弦长处最佳），这样可以减少叶片转动时所产生的不良振动。

对于大、中型风力机叶片尤为重要。

（3）为了减轻叶片重量，有的叶片用一根金属管作为受力梁，以蜂窝结构，泡沫塑料、轻木或其他材料作中间填充物，在其外面包上一层玻璃纤维（图4-4c）。

（4）为了降低成本，有些中型风力机的叶片采用金属挤压件，或者利用玻璃纤维或环氧树脂抽压成型（图4-4d），但整个叶片无法挤压成渐缩形状，即宽度、厚度等不能变化，难以达到高效率。

（5）有些小型风力机为了达到更经济的效果，叶片用管梁和具有气动外型的玻璃纤维蒙皮做成。

玻璃纤维蒙皮较厚，具有一定强度，同时，在玻璃纤维蒙皮内可粘结一些泡沫材料的肋条（图4-4e）。

（6）叶片用管梁、金属肋条和蒙皮做成。

金属蒙皮做成气动外型，用铆钉和环氧树脂将蒙皮、肋条和管梁粘结在一起（图4-4f）。

小型风力发电机总体结构的设计最终版

小型风力发电机总体结构的设计最终版随着全球对于可再生能源的需求不断增加，风力发电机的应用越来越广泛。

小型风力发电机具有结构简单、易于维护、占地面积小等优点，因此被广泛应用于家庭、学校、农村及野外等小规模的电力供应场所。

本文主要围绕小型风力发电机的总体结构进行设计和优化，使其能够更加高效地转化风能为电能。

一、总体结构简介小型风力发电机主要由风轮、支架、叶轮轴、电机、发电机、电池等组成。

其中风轮是最基本的元素，是通过捕捉和利用风能转化为机械能的重要部分。

支架则是固定风轮和叶轮轴的重要组成部分。

叶轮轴将风轮的动能传递到电机和发电机上，电机将机械能转化为电能，发电机将电能储存到电池中进行供电。

二、风轮的结构设计风轮是小型风力发电机最重要、最基本的部分，其结构设计的合理与否直接影响到整个系统的发电效率。

因此在风轮的设计过程中，需要考虑以下几个主要的因素：1. 叶片形状设计: 叶片是风轮捕捉风能的最重要部分，因此可以采用多种不同的叶片形状来适应不同的风速和风向。

在选择叶片形状时，需要能够最大化风能的收集，同时减小风轮的阻力。

2. 材料的选择: 在风轮的材料选择上，可以考虑使用轻质、耐腐蚀、耐高温的材料，如碳素纤维、玻璃纤维等。

同时也要考虑到材料的成本和可用性。

3. 风轮的直径：风轮的直径也会直接影响到发电效率，因此需要根据实际情况选择一个适当的直径。

在选择风轮直径时，需要考虑到电机和发电机的额定电压和电流。

三、电机和发电机的设计电机和发电机是将机械能转化为电能的重要部分，其设计的合理与否也会直接影响到系统的发电效率。

在设计电机和发电机时，需要考虑以下几个因素：1. 铜线的直径和长度: 铜线是电机和发电机中重要的传导介质，其直径和长度会直接影响导电的效率。

2. 铁芯的制造: 在电机和发电机的制造过程中，铁芯的质量会直接影响到发电效率，因此需要选择高质量的铁芯，以确保发电效率。

四、电池的选择电池是将电能储存到系统中的重要部分，因此在选择电池时，需要考虑以下因素：1. 电池的类型: 目前常用的电池有铅酸电池、镍氢电池、锂电池等。

风力发电机总体结构设计

风力发电机总体结构设计
风力发电机结构由发电机组、风轮、变换器、轮毂装置、定子结构及支架等部分组成。

发电机组由定子、转子组成，定子由传动轴、主定子绕组和变换器绕组组成，转子由发电机轴和转子绕组组成。

风轮是风力发电机的核心部件，是将风能转化为机械能的器件，将风轮与发电机传动轴连接上，形成发电机的输入部分，从而实现风能的机械转换。

变换器主要由三部分组成：变换器绕组、变换器定子绕组和变换器转子绕组，用于改变定子绕组诱导电流。

轮毂装置是由轮毂、卧链条和滑块组成的，用于实现发电机组的调速。

定子结构主要由铁心和定子夹紧组成，负责定子绕组的固定。

支架是整个风力发电机的支撑结构，需要具有足够的强度、刚度和稳定性，用于将风力发电机吊装在柱上，并将风力发电机组整体固定在柱上。

小型风力发电机组的设计

小型风力发电机组的设计摘要：风力发电的基本原理是风的动能通过风轮机转换成机械能，再带动发电机发电转换成电能。

主导的风力发电机组一般为水平轴式风力发电机，它由叶片、轮毂、增速齿轮箱、发电机、主轴、偏航装置、控制系统、塔架等部件所组成。

风轮的作用是将风能转换为机械能，它由气动性能优异的叶片装在轮毂上所组成，低速转动的风轮由增速齿轮箱增速后，将动力传递给发电机。

上述这些部件都布置在机舱里，整个机舱由塔架支起。

为了有效地利用风能，偏航装置根据风向传感器测得的风向信号，由控制器控制偏航电机，驱动与塔架上大齿轮咬合的小齿轮转动，使机舱始终对向风。

尽管风力发电机多种多样，但归纳起来可分为两类：①水平轴风力发电机，风轮的旋转轴与风向平行；②垂直轴风力发电机，风轮的旋转轴垂直于地面或者气流方向。

关键词：风力发电；轴类零件；主轴一、叶片的设计（一）叶片的设计基础风机叶片，是风力发电机的核心部件之一，约占风机总成本的15%～20%，它设计的好坏将直接关系到风机的性能以及效益，其设计如下特征。

(1)密度轻且具有最佳的疲劳强度和力学性能，能经受暴风等极端恶劣条件和随机负载的考验。

(2)叶片的弹性、旋转时的惯性及其振动频率特性曲线都正常，传递给整个发电系统的负载稳定性好，不得在失控（飞车）的情况下载离心力的作用下拉断并飞出，不得在风压的作用下折断，不得在飞车转速以下范围内产生引起整个风力发电机组的强烈共振。

(3)叶片的材料必须保证表面光滑以减小风阻，粗糙的表面亦会被风“撕裂”。

(4)不得产生强烈的电磁波干扰和光反射。

(5)不允许产生过大噪声。

(6)耐腐蚀、紫外线照射和雷击性能好。

(7)成本较低，维护费用低。

（二）材料的选择根据叶片计算结果及经验最终确定制作3叶片风力发电机并决定用木板来加工叶片。

购买了3块“长*宽*高”为60㎝*15㎝*2㎝的轻木板。

（材料是通过查阅资料，店铺产品对比，最终选择了轻木板，其次通过计算叶片长度等选择了木板的规格）。

小型家用风力发电机毕业设计论文

风能作为一种清洁的可再生能源越来越受到人们的重视，风力发电也逐渐成为了时下的朝阳产业。

本论文详细阐明了小型独立风力发电系统的设计方案，对风力发电机组的结构和电能的变换及继电控制电路做了深入的研究。

本文提出的解决方案为，风力发电机组带动单相交流发电机，然后通过AC—DC—AC变换为用户需要的标准交流电，并且考虑到风力的不稳定性，在系统中并入蓄电池组，通过控制电路的监控实现系统的控制，保证系统在风能充足时可蓄能，在风能不充足时亦可为负载供电。

系统的运行状况采用继电控制电路监控和切换。

本论文的重点在于继点控制电路的设计，并对各种不同风力情况下系统的运行状况进行了全面而严谨的分析，最后电气控制部分进行了系统仿真。

关键词：风力发电机组；整流——逆变；继电控制摘要 (1)目录 (2)引言 (4)第一章绪论 (5)1.1风力发电概述 (5)1.1.1风力发电现状与展望 (5)1.1.2风力发电的原理和特点 (6)1.2论文系统概述 (7)第二章风力机原理及其结构 (I)2.1风力机的气动原理 (I)2.2风力机的主要部件 (I)2.3风力机的功率................................................................................................................... I II 第三章电气设计部分............................................................................................................ I II3.1发电机............................................................................................................................... I II3.1.1发电机结构、工作原理及电路图............................................................. I V3.1.2励磁调节器的工作原理 (V)3.2整流部分 (VII)3.2.1电路图和工作原理 (VII)3.2.2参数选择..................................................................................................... X I3.3蓄电池 (XII)3.3.1蓄电池的性能 (XII)3.3.2充放电保护电路...................................................................................... X IV图3-8充放电保护电路.................................................................................... X IV3.3.3蓄电池组供电控制设计.......................................................................... X IV3.4逆变电路......................................................................................................................... X V3.4.1逆变电路及其工作原理.......................................................................... X VI3.4.2 IGBT的驱动电路 (XVII)结论 (XIX)参考文献................................................................................................................................ X X致谢 (XXI)引言随着世界工业化进程的不断加快，使得能源消耗逐渐增加，全球工业有害物质的排放量与日俱增，从而造成气候异常、灾害增多、恶性疾病的多发，因此，能源和环境问题成为当今世界所面临的两大重要课题。

风力发电机的组成部件及其功用

风力发电机的构成部件及其功用之杨若古兰创作风力发电机是将风能转换成机械能，再把机械能转换成电能的机电设备.风力发电机通常由风轮、对风安装、调速安装塔架、停车机构等构成.上面将以水平轴升力型风力发电机为主介绍它的各次要构成部件及其工作情况.图3-3-4和3力发电机的结构示意图.图3-3-4 小型风力发电机示意图1—风轮2—发电机3—回转体4—调速机构5—调向机构6—手刹车机构7—塔架8—蓄电池9—控制图3-3-5 中大型风力发电机示意图1—风轮；2—变速箱；3—发电机；4—机舱；5—塔架.1 风轮风轮是风力机最次要的部件，它是风力机区别于其它动力机的次要标记.其感化是捕获和接收风能，并将风能转酿成机送给传动安装.风轮普通由叶片（也称桨叶）、叶柄、轮毂及风轮轴等构成（见图3-3-6）.叶片横截面外形基本类型有3种（见图第板型、弧板型和流线型.风力发电机的叶片横截面的外形，接近于流线型；而风力提水机的叶片多采取弧板型，也有采所示为风力发电机叶片（横截面）的几种结构.图3-3-6 风轮图3-3-7 叶片结构（a）、(b)—木制叶版剖面； (c)、(d)—钢纵梁玻璃纤维蒙片剖面；(e) —铝合金等弦长挤压成型叶片；(f)—玻璃钢叶片.木制叶片（图中的a与b）经常使用于微、小型风力发电机上；而中、大型风力发电机的叶片常从图中的（c）→（f 型的叶片（图中之e），基于容易建造角度考虑，从叶根到叶尖普通是制成等弦长的.叶片的材质在不竭的改进中.1 机头座与回转体风力发电机塔架上端的部件——风轮、传动安装、对风安装、调速安装、发电机等构成了机头，机头与塔架的联结部（参阅后面的图3-3-24）.（1）机头座它用来支持塔架上方的所有安装及附属部件，它牢固如否将直接关系到风力机的安危与寿命.微、小型风力机因为塔架通由底板再焊以加强肋构成；中、大型风力机的机头座要复杂一些，它通常由以纵梁、横梁为主，再辅以台板、腹板质量要高，台板面要刨平，安装孔的地位要精确.（2）回转体（转盘）回转体是塔架与机头座的连接部件，通常由固定套、回转圈和位于它们之间的轴承构成.固定套销定在塔架上部，而回通过它们之间轴承和对风安装，在风向变更时，机头便能水平的回转，使风轮顶风工作.大、中型风力机的回转体常借构；小型风力机的回转体通常中在上、下各设一个轴承，均可采取圆锥滚子轴承，也能够上面用向心球轴承以承受径承来承受机头的全部分量；微型风力机的回转体不宜采取滚动轴承，而用青铜加工的轴套，以防对风向（瞬时变更）回转.2 对风安装天然界的风，方向和速度经常变更，为了使风力机能无效地捕获风能，就应设置对风安装以跟踪风向的变更，包管风情况.风力机的对风安装经常使用的有：尾舵（尾翼）、舵轮、电动机构和主动对风四种.（1）尾舵尾舵也称尾翼，是罕见的一种对风安装，微、小型风力发电机普遍利用它.尾舵有3种基本方式如图3-3-8所示，（a 进的，（c）为旧式的，它的翼展与弦长的比为2~5，对风向变更反应敏感，跟踪性好.图3-3-8 尾舵方式尾舵常处于风轮后面的尾流区里，为了避开尾流的影响，可将尾舵翘起安装，高出风轮（见图3-3-9之a）.有人研制机，将尾舵改进成如力图3-3-9之b所示的型式，既减少了尾舵面积，又使调向平稳.图3-3-9 尾舵的进一步改进尾舵到风轮的距离普通取为风轮直径的0.8~1.0值.尾舵的面积，在高速风力发电机中，可取为风轮扭转面积的4%摆中，可取为10%摆布的风轮扭转面积.（1）舵轮在风轮后面、机舱两侧装有两个平行的多叶片式小风轮，称舵轮（也称侧风轮）（见图3-3-10），其扭转面与风轮扫动由圆锥齿轮和圆柱齿轮构成的传动零碎，图示的两头齿轮与装在塔架顶端的回转体上的从动大圆柱齿轮啮合.正常工准风向，舵轮扭转平面与风向平行，它不动弹.当风向变更时，舵转与风向成某一角度，在风力感化下舵轮开始扭转，机的风轮再对准风向，舵轮扭转平面又恢复到与风向平行的地位，便停止动弹.图3-3-10 舵轮对风安装舵轮对风安装比尾舵工作得平稳，多用于中型风力发电机上.其传动安装也能够设计成蜗轮蜗杆式的.（1）电动对风安装电动对风安装常被大型和中型风力发电机采取.图3-3-11是国产FD16.2-55型风力发电机组对风安装示意图.该安装的于装在机舱上面的风向标.在风向标的垂直轴上有一个凸轮，轴的下端有浸没在油缸中的阻尼板（板上钻有很多小孔）动.当风向偏离风轮轴线±15°时，风向标带动其垂直轴上的凸轮动弹，使左边或右边的限位开头接通，经过30秒（交流接触器闭合，起动对风伺服电动机左转或右转，并接通响应的批示灯.伺服电动机经过减速器带动回转体上的转盘后，限位开关断开，电动机停转，唆使灯熄灭.两只交流接触器互为闭锁，从而包管动作时只能闭合一只，而不会同时图3-3-11 电动对风安装（1）主动对风风轮按吹向风力发电机的风先到机舱还是先到风轮，风力机可分为上风向（式）和上风向（式）的（见图3-3-5）.响应的和后置式的.对于上风向（式）的风力机，可将风轮设计成如力图3-3-12的型式，利用风感化在风轮上的阻力的方法向，成为主动对风风轮.但当风向变换频繁时，易使风轮扭捏不定，为此应加阻尼安装，即在回转体外缘对称设置2~摩擦块支座固定在塔架上，压块对回转盘的摩擦力的大小用可调节弹簧来调节.这类对风安装风轮多用于中、大型风力发电机上.2 调速安装天然界的风速经常变更，风轮的转速随风速的增大而变快.风轮转速的变快，将使发电机的输出电压、频率、功率添加计答应值时，有可能导致机组的毁坏或寿命的减少.为使风轮能波动必定转速内工作，风力发电机上设有调速安装.调计额定风速时才起感化，是以，又被称为限速安装.当风速增至停机风速时，调速安装能使风轮顺桨停机（风向与风轮国内外研制了很多风力机的调速安装，归纳起来，就其调速道理大体上可分为三类：减少风轮顶风面积；改变叶片翼风轮圆周切线方向的阻力限制风轮转速.（1）减少风轮顶风面积靠升力扭转的风轮，正常工作时，风轮扭转平面与风向垂直，其顶风面积为叶片回转时所扫掠的圆形面积A（图3-3-位）.当风速变大超出额定风速（风力机输出额定功率时的风速）时，为了不让风轮超速扭转，可减少风轮的顶风面积形，或缩小圆形的直径，上面列举4种方法.图3-3-12 主动对风风轮图3-3-13 侧翼安装调速道理示意图1—未调速地位；2—调速地位；3—顺浆地位.图3-3-14 偏心安装调速道理示意图1—未调速地位；2—调速地位；3—顺浆地位.1）侧翼安装（图3-3-13）.在风轮后面向一侧伸出一支侧翼，翼柄平行地面和风轮扭转面；另一侧配有弹簧.当风施加在侧翼压力对回转轴的力矩，大于弹簧拉力对回转轴的力矩，风轮开始偏移，由（a）地位到（b）地位，若偏转位风轮的顶风面积则酿成了（卵形），顶风面积减少了，尽管风速增大了，而风轮的转速并没添加.风速再增大，风位，顶风面积就更小了.当风速逐步减少时，在弹簧的拉力感化下，风轮又恢复到（b）→（a）的地位.2）偏心安装（图3-3-14）风轮轴线与机头座回转体的转向轴的轴线有必定的偏心距，另一侧亦设弹簧.当风速超在风轮上的正面压力的合力对转向轴的力矩克服弹簧的拉力，风轮偏转到（b）的地位（顶风面积呈卵形）的地位；风风速减小时，又顺次恢复到（b）→（a）的地位.此图所示是风轮向侧向偏转的，按同一道理，亦可设计成向上偏转式图3-3-15 抬头调速（a）风力发电机在额定风速下运转；(b)超额定风速抬头调速1）尾翼升降安装（图3-3-16）.上述两种调速安装都用了弹簧，但是弹簧流露于大气中很容易锈蚀，可用配重舵来代替弹簧.利用尾翼升降进行调节的基本结构是将尾翼与机头的连接转轴向后倾斜一个角度.当风轮地位（a）→（其转轴向轮靠拢，它的绝对高度发生了变更，从B向看，对应为（aˊ）→（bˊ）→（cˊ）.尾舵重心提高了，发生小时，它顺次回位（cˊ）→（bˊ）→（aˊ）.尾舵如此安装，就相当于一个重心能上下变动的配重，用它们地位高力的感化.图3-3-16 尾翼升降调节道理示意图1）缩小风轮圆形顶风面积.图3-3-17所示为叶片用铰链安装在风轮轴上，并借助弹簧的压力坚持其设计地位.感化在叶片上风的正面力加大，克服弹簧感化力，叶片由实线地位变到虚线地位，风轮扫掠面积缩小了，转速不再添弹簧力的感化下，叶片由虚线地位恢复到实线地位.利用减少风轮顶风面积的调速方法，多用于15kW以下的微型、小型及中型风力机上.（1）改变叶片翼型攻角值前已述及，叶片升力与翼型攻角值有着密切的关系.改变翼型攻角的基本方法是：当风速达到必定量值后，设法使的动弹轴回转某一角度，改变了攻角α值；当然同时也改变了叶片安装角β值.风速再变大，而叶片升力却不再添加大，可使风轮转速降低.利用改变叶片翼型攻角值的调速方法，常被称作变桨距调速法.分歧风轮上的叶片有两种安装可绕其长度方向的动弹轴动弹，这类风轮称为变桨距风轮；另一种叶片与轮毂的连接是固定的，叶片不克不及绕叶柄轮称为定桨距风轮.上面介绍利用改变叶片攻角值进行调速的3种方法.1）配重（飞球）与弹簧配合安装（图3-3-18）.当风轮转速达到额定值时，风速再增大，风轮转速再加快，配重服套管（未绘了出）中弹簧的感化力，向外挪动，这时候曲柄将拉动叶片轴（柄）动弹，改变叶片横截面的弦与吹来角），升力系数随之减少，升力不再增大，风轮的转速也就不再添加.当风速减小时，在弹簧的感化下，配重与叶片又图3-3-15 抬头调速（a）力发电机在额定风速下运转；(b)超额定风速抬头调速1）尾翼升降安装（图3-3-16）.上述两种调速安装都用了弹簧，但是弹簧流露于大气中很容易锈蚀，可用配重或来代替弹簧.利用尾翼升降进行调节的基本结构是将尾翼与机头的连接转轴向后倾斜一个角度.当风轮地位（a）→（b 转轴向轮靠拢，它的绝对高度发生了变更，从B向看，对应为（aˊ）→（bˊ）→（cˊ）.尾舵重心提高了，发生了时，它顺次回位（cˊ）→（bˊ）→（aˊ）.尾舵如此安装，就相当于一个重心能上下变动的配重，用它们地位高度的感化.图3-3-16 尾翼升降调节道理示意图1）缩小风轮圆形顶风面积.图3-3-17所示为叶片用铰链安装在风轮轴上，并借助弹簧的压力坚持其设计地位.当风在叶片上风的正面力加大，克服弹簧感化力，叶片由实线地位变到虚线地位，风轮扫掠面积缩小了，转速不再添加；力的感化下，叶片由虚线地位恢复到实线地位.利用减少风轮顶风面积的调速方法，多用于15kW以下的微型、小型及中型风力机上.（1）改变叶片翼型攻角值前已述及，叶片升力与翼型攻角值有着密切的关系.改变翼型攻角的基本方法是：当风速达到必定量值后，设法使的动弹轴回转某一角度，改变了攻角α值；当然同时也改变了叶片安装角β值.风速再变大，而叶片升力却不再添加大，可使风轮转速降低.利用改变叶片翼型攻角值的调速方法，常被称作变桨距调速法.分歧风轮上的叶片有两种安装可绕其长度方向的动弹轴动弹，这类风轮称为变桨距风轮；另一种叶片与轮毂的连接是固定的，叶片不克不及绕叶柄轮称为定桨距风轮.上面介绍利用改变叶片攻角值进行调速的3种方法.1）配重（飞球）与弹簧配合安装（图3-3-18）.当风轮转速达到额定值时，风速再增大，风轮转速再离心力将克服套管（未绘了出）中弹簧的感化力，向外挪动，这时候曲柄将拉动叶片轴（柄）动弹，改变叶片横截面夹角（攻角），升力系数随之减少，升力不再增大，风轮的转速也就不再添加.当风速减小时，在弹簧的感化下，配重的形态.1）叶片分量与弹簧配合安装.图3-3-19所示为两叶片风力发电机的风轮，在轮毂上有两个平行的孔洞滑键.叶柄与滑键垂直，叶柄上铣出螺旋槽，滑键拔出槽内.当风速超出额定值时，风轮转速加快，叶片的离心力增大向外甩出.因为叶柄螺旋槽与装在其内的滑键的制约，叶片在外甩的同时，发生偏转，攻角改变，升力系数降低，风轮变小，在弹簧力的感化下，叶片又缩回到本来地位.这类调速安装曾被称作离心——螺旋槽式调速机构.图3-3-19 叶片分量与弹簧配合调速安装示意图1—叶片；2—滑键；3—风轮毂；4—叶柄；5—调速弹簧；6—起动弹簧；7—弹簧座；8—开口销图3-3-18和3-3-19两种调速安装多用于中、小型风力发电机上.1）液压变桨距调速安装.液压变桨距调速是当代大型风力发电机调速的方式之一.图3-3-20是美国M 变桨距调速安装.它是两个小液压油缸驱动的两个小齿条啮合的一个齿轮，齿轮同轴的大圆锥齿轮再啮合使叶片变桨距片变桨距调速的.全部变桨距调速安装都安装在轮毂内.液压油通过扭转接头送至两个小液压油缸.液压油缸及齿轮是微行机构.图3-3-20 美国MOD—O型大型风力发电机液压驱动变桨距调速安装1—液压小油缸及齿条；2—大圆锥齿轮；3—小圆锥齿条；4—叶片变桨距方向；5—齿条驱动的（1）利用空气在风轮圆周切线方向的阻力当风速开始超出额定风速时，设法添加空气在风轮圆周切线方向对叶片的阻力，以抵消叶片升力的再增值，从而达目的.介绍两种安装.a) 阻力翼图3-3-21所示，在风轮轮毂上焊有两个支臂，两处弧板（阻力翼）铰接在支臂上，与弹簧构成了一个风载零转速时，弧板的离心力超出了弹簧的拉力，甩出向外，它回转面积增大，受到的空气阻力也变大，阻尼风轮转速的添弹簧的感化下，弧板又恢复到了本来的地位.图3-3-21 阻力翼调速道理示意图a) 阻尼板图3-3-22所示，在叶片尖端铰接着带弹簧的阻尼板（也称扰流器），在额定风速内弹簧的拉力使阻尼板靠在变大使风轮转速超出额定值后，阻尼板的离心力克服弹簧的拉力向外张开，拢动气流，添加了风轮的动弹阻力，限制速变小，阻尼板又回靠在叶片尖端面上.图3-3-22阻尼板调速道理示意图上述扰流器是装在叶片的尖端，在功率较大的风力机上，有的将其设置在距叶尖1/3的长度段内，在风轮未超速概况贴合着，无障碍感化.阻尼板开始张开起调速感化的动作，可以靠风轮动弹的离心力；也可根据风轮转速旌旗灯号传动零碎使阻尼安装动作.前者称为主动式的，后者称为主动式的.5 制动器制动器是使风力发电机停止运转的安装（也称刹车零碎）.对于微型和小型风力发电机，可采取如图3-3-23所示的图3-3-23 小型风力发电机刹车机构图3-3-23（a）是手动停车，人手向下拉刹车绳，则制动刹车带将刹车鼓紧紧抱住而实现停车；图3-3-23（b）是限制的最大风速时，此时刹车风板被大风无力地推动（如图中箭头所示方向），从而带动了刹车杠杆，而杠杆则拉动车带紧紧抱住刹车鼓而实现主动停车.刹车风板面积的大小与限制的最大风速值之间的配合关系可通过试验来确定.在中型和大型风力发电机中，有采取叶尖气动刹车和机械式刹车构成的制动零碎.叶尖气动刹车道理如“扰流器”由液压供油零碎、制动闸卡钳和制动盘构成，需停车时，由液压驱动的卡钳动作将制动盘卡值，使风力机停止动弹.功率较大的风力发电机，也有益用电磁制动器和液压抑动器的.当采取电磁制动器时，需有外电源；当采取液压抑外，还需油泵、电磁阀、液压油缸和管路等.1 传动安装风力发电机的传动安装包含增速器与联轴器等.通常，风轮的转速低于发电机转子须要的转速，所以要增速（有的速器而直接连接）.增速器与发电机之间用联轴器连接，为了减少占用空间，常常将联轴器与制动器设计在一路.风轮联轴器的，称低速联轴器.风力发电机的增速器和联轴器，与机械行业中经常使用的没用多大差别，就不多述.2 发电机发电机是将由风轮轴传来的机械能转酿成电能的设备.风力发电机上经常使用的发电机有4种：（1）直流发电机.经常使用在微、小型风力发电机上.直流电压为12V、24V、36V等.中型风力发电机上也有效直（2）永磁发电机.经常使用在小型风力发力发电机上，中、大型风力发电机上普通不必，其电压为115V、127V 来我国发明了交流电压440/240V的高效永磁交流发电机，可以制成多极低转速，比较适合风力发电机用.（3）同步交流发电机.它的电枢磁场与主磁场同步扭转，同步转速 .（4）异步交流发电机.它的电枢磁场与主磁场分歧步扭转，其转速略比同步转速低.当并网时转速应提高.交流发电机与直流发电机比拟，具有体积小、分量轻、结构简单、低速发电功能好、对四周无线电设备干扰少等长的小容量发电零碎中，较多地采取永磁式或自励式交流发电机；对于在并网运转的中大型发电零碎中，普遍采取同步3 几个电气部件（1）整流器古代风力发电机多数是交流发电机，当须要把风电酿成直流向蓄电池充电或直接向直流用电设备供电时，就得将交电.整流器普通可分为机械整流器安装和电子整流器安装两类.机械整流器普通为扭起色械安装；电子整流安装的确良在风力发电机零碎中次要采取后者.电子整流器又可分为不成控整流与可控整流两类.不成控整流器次要由二极管构成，其整流电路型式罕见的有：单相桥式、三相半涉及三相桥式整流电路.可控整流器次要由晶闸管（或称可控硅整流元件）构成，罕见的可控整流电路相桥式、三相半波可控整流电路，三相桥式半控整流电路，三相桥式整流电路等.（2）逆变器由蓄电池或直流发电机输出的是直流电，然而很多用电设备是用交流电的，把直流电酿成交流电的设备称为逆变器如同整流器一样，逆变器也可分为扭转型和静止型两类.扭转型逆变器是指由直流电动机驱动交流发电机，由交流（50赫）及波形为正弦波的交流电.静止型逆变器则是使用晶闸管或晶体管构成的逆变电路，没有扭转部件，输出的也可给出正弦波.静止型逆变器的接线方式也很多，有单相、三相、零式、桥式等等.风力发电零碎中多采取静止型逆（3）控制器在风力发电零碎中，目前利用最多的储能设备是酸性蓄电池，而酸性蓄电池抗过充电、过放电的能力较低，过充电降低，并可能导致蓄电池失效；过放电将形成蓄电池亏电，严重影响蓄电池的使用寿命.是以，在风力发电零碎中，须发电机对蓄电池的正常充电，防止蓄电池过充电、过放电，并控制输向用电器的电压.有些控制器同时还具有防止负载的呵护功能，耽误蓄电池及用电器的使用寿命.控制器是由一些电阻、电容、半导体器件、继电器等电子元件构成.控制器像个“开关”，当风力发电机向蓄电池压低于零碎设定的电压时，控制器使充电电路接通，当蓄电池电压上升达到呵护电压时，充电控制开关电路截止，以电池放电时，不管是负载用电还是蓄电池本人慢慢放电，当其电压降低到设定值时，充电控制开关又会接通，进行充洗衣机、电视机等）启动时电流很大，会形成蓄电池电压突然降低，为防止错误呵护，使启动一次成功，控制器有延在0.5~1s以内可调，以满足分歧负载的启动请求.（4）泄荷器与避雷器当蓄电池电已充足了，而风力发电机仍在继续发电.设置一个泄荷器，给发电机提供一个放电通道.泄荷器普通由电强的抗氧化能力，并能适应风力发电机的最大输出功率请求，以防烧毁.风力发电机本人就较高，又常安装在较高的地势上，蒙受雷击景象屡见不鲜.是以，在安装风力发电机时，必定要器.4 机舱风力机常年累月在野外运转，工作条件恶劣.风力机一些次要工作部件多数集中在塔架的上端，构成了“机头”（护这些部件，用罩壳把它们密封起来，此罩壳称为“机舱”.机舱应美观，尽量呈流线型，最好采取分量轻、强度高、若用其它材料建造应考虑防锈措施.罩壳的结构应考虑对内部各部件调养、维修方便.图3-3-24 上风式风力发电机的机头及机舱1 塔架塔架用于把风轮等部件举列设计高度处运转.塔架次要承受两个载荷：一是风力机机头的重力；二是风吹向风轮等架的最低高度可按下式考虑（见图3-3-25）：图3-3-25 塔架的高度请求（3-3-1）式中：h——接近风力机的妨碍物高度；C——由妨碍物顶点到风轮扫掠面最低点的距离；常取C=1.5~2.0m；R——风轮半径.塔架的基本方式有4种：单管拉线式、桁架拉线式、桁架式和圆台（或棱台）式（见图3-3-26）.图3-3-26 塔架的基本结构方式（1）单管拉线式（图3-3-26a）.塔架由一根钢管和3~4条拉线构成.它具有简单、轻便、波动等长处.微型风力机几乎都采取这类方式的塔架.（2）桁架拉线式（图3-3-26b）.它是由钢管或角钢焊接而成的桁架，再辅以3~4根拉线构成.桁架的断面外形罕见的有等边三角形和正方形两种.中这类方式塔架.（3）桁架式（图3-3-26c）.它是由钢管或角钢焊接而成的底大顶小的桁架，其断面最经常使用的是正方形，也有采取多边形的，它不设拉线.机多采取这类结构方式的塔架.（4）圆台（或棱台）式（图3-3-26d）.它是由钢板卷制（或轧制）焊接而成的上小下大的圆台（或棱台）.机组的动力盘或控制柜通常就装在塔架的内壁塔内有直梯通向机舱.它结构紧凑、外形美观.近年来，上风式大型风力机多采取这类方式的塔架.2 风力发电机微机控制古代大、中型风力发电机基本上都是微机控制.微机控制实现了风力发电机的主动启动、停机，主动并网、解列（台发电机的主动切入、切除，抵偿电容的主动切入、切除；电缆的主动解绕；风电机组及电网有故障的自我诊断并主机组故障不克不及自我处理时主动停机并主动在微机终端输出故障缘由请求补缀；风电机组的远距离控制等，使古代了无人现场值守的程度.风电机组在运转中，各传感器收集风电机组在运转中的各种运转参数：风电机组的电压、电流、频率；电网的电压风速、液压的压力、油温、发电机温度、增速器内油温、电缆环绕纠缠、塔架振动、机舱振动等，微机会根据这些信各种响应的指令，实施风电机组的自控或近程控制.计算机的飞速发展为风力发电机的主动控制提供了有益条件，使风力发电机的发展进入了一个簇新的阶段.3 关于风力发电的储能成绩风能是随机功能源，具有间歇性.将风力发电机发出的、用之不足的电能储存起来，以待无风（或小风）时好持续而这一成绩直到目前，尚没得到完满的解决.上面介绍几种还在利用或研究中的储能方法.（1）蓄电池蓄能当风力发电机组将风能转换为电能后，除向负荷供电外，多余的电能，可以向蓄电池充电，将能量储存在蓄电池内发电零碎中经常采取铅电池（亦称蓄电池）或镍镉电池（也称碱性蓄电池）.如图3-3-4中之“8”所示.蓄电池储能被用保护比较烦琐；酸性蓄电池寿命较短，碱性蓄电池价格较高；蓄电池的容量无限，欲多储能，势必形成设备庞杂.。

小型风力发电机控制器设计(毕业设计)

1 引言1．1本课题的意义1.1.1 风力发电的意义随着现代工业的发展和社会的进步，人们对供电持续性和供电量的要求也越来越高。

而煤炭、石油的日趋减少，开发新能源成为当今社会最热门的话题之一。

风能作为一种自然资源，它有取之不尽、清洁无污染等优点，所以被人们称为“绿色资源”受到青睐[1]。

利用可再生能源可以节约能源和保护环境，而风力发电与其它再生能源相比，更具竞争潜力，因而发展迅速。

我国幅员辽阔，居民分布东多西少。

考虑到生活在边远地区的农、牧民以及沿海地区岛屿上的渔民、边、海防哨所、通讯塔站及微波中继站等居民的用电特点，用常规电网覆盖他们十分困难，而且也很不经济。

因此在我国的许多边远地区，电力短缺造成经济，文化与教育的严重落后。

但由于这些地区一般风力资源比较丰富，因此在这些地区大力推广小型风力发电机系统的应用也将是一种比较理想的策略[2]。

1.1.2 目前户用小型风力发电存在的问题风力发电是涉及电机、电力电子、电化学、机械、空气动力学、计算机、自动控制、气象等多种学科的综合课题，大型风力发电机组发出的电能直接并到电网上，向电网馈电；小型风力发电机一般将风力发电机组发出的电能用除能设备储存起来(一般用蓄电池)，需要时再提供给负载(可直流供电，亦可用逆变器变换为交流供给用户)。

常见的独立运行小型风力发电系统框图如图1.1所示[3]。

由于风能的随机性和不稳定性以及负载的随时变化使得现有小型风电系统仍然存在不少问题。

1、效率较低，现有系统一般采用发电机输出直接对蓄电池进行充电，并没有对风电转换环节进行控制，使得风能利用系数比较低，一般在0.3左右。

据贝茨理论风能利用系数的极限值为0.593，如果控制风力机总是以最佳叶尖速比运行，年发电量可以提20%～30%。

2、蓄电池的工作状态不尽合理，使得其寿命短暂，一般两三年就得更换，增加了整机维护成本，不合理使用主要是充电方式与蓄电池可接受特性相距甚远。

电池使用寿命短，则会使得度电成本居高不下，从而使小型风力发电系统难于推广应用。

自己制作小型风力发电机全过程精品教程（附原理图）

自己制作小型风力发电机全过程精品教程（附原理图）
几年前我在楼顶搭了个棚子，我是一个天文爱好者，所以想找一处没有任何规模的城市所带来的光污染的地方来实现我的爱好。

我发现了一处极佳的地方，问题是，楼顶没有电力供应，那不是一个真正的问题所在，拉电线又太麻烦，，最好有一点电力供应，毕竟21世纪的生活是离不开电的。

我注意到一件事情，那就是我所在的地方大部分时间在刮风，几乎是在我买到它时就想树立一台风力发电机来生产一些电，并且在晚一些时候增加一些太阳能电池板，以下，不用商店买来的风力发电机，而是自制的廉价的风力发电机，如果你有一些构造技巧和一些基本的电气知识，你也可以制作一个。

首先，购买一个功率200w，额定转速为400rpm左右的发电机
然后就是制造叶片了，这位达人用的是这种黑色的ABS管道，在国内好像白色的比较普遍，现在下水管都是这种材料的。

切割之后适当打磨光滑。

找一个类似下图的金属圆盘，用来连接发电机和叶片，也就是发电机中的轮毂。

在叶片和金属盘上打孔，注意打孔的时候最好配打。

给轮毂找一个轮毂罩，这样能防止螺丝风吹日晒，同时也能起到导流的作用
做一个放发电机的支架，木头的就行了，然后用铁丝或者铁片将发电机固定
做一个连接杆，最好这个地方能装一个轴承（原作者没有装）
用水管做一个塔架，塔架底部如下所示，连发电机的电线正好能从这个洞穿出来。

连接塔架和发电机，用斜拉钢索固定
做一个控制器和整流器，这样就能充电或者直接连电器了，电路原理图如下。

小型家用风力发电机毕业设计

(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！)摘要风能作为一种清洁的可再生能源越来越受到人们的重视，风力发电也逐渐成为了时下的朝阳产业。

本论文详细阐明了小型独立风力发电系统的设计方案，对风力发电机组的结构和电能的变换及继电控制电路做了深入的研究。

系统的运行状况采用继电控制电路监控和切换。

本论文的重点在于继点控制电路的设计，并对各种不同风力情况下系统的运行状况进行了全面而严谨的分析，最后电气控制部分进行了系统仿真。

关键词：风力发电机组；整流——逆变；继电控制目录摘要 (1)目录 (2)引言 (4)第一章绪论 (4)1.1风力发电概述 (5)1.1.1风力发电现状与展望 (5)1.1.2风力发电的原理和特点 (6)1.2论文系统概述 (6)第二章风力机原理及其结构 (8)2.1风力机的气动原理 (8)2.2风力机的主要部件 (8)2.3风力机的功率 (9)第三章电气设计部分 (10)3.1发电机 (10)3.1.1发电机结构、工作原理及电路图 (10)3.1.2励磁调节器的工作原理 (11)3.2整流部分 (12)3.2.1电路图和工作原理 (13)3.2.2参数选择 (15)3.3蓄电池 (16)3.3.1蓄电池的性能 (16)3.3.2充放电保护电路 (17)图3-8充放电保护电路 (17)3.3.3蓄电池组供电控制设计 (18)3.4逆变电路 (18)3.4.1逆变电路及其工作原理 (18)3.4.2 IGBT的驱动电路 (19)结论 (22)参考文献 (23)致谢 (24)引言随着世界工业化进程的不断加快，使得能源消耗逐渐增加，全球工业有害物质的排放量与日俱增，从而造成气候异常、灾害增多、恶性疾病的多发，因此，能源和环境问题成为当今世界所面临的两大重要课题。