小型垂直轴风力发电系统设计毕业设计

山东华宇职业技术学院

高职毕业生毕业设计（论文）课题名称小型垂直轴风力发电系统设计

毕业设计（论文）任务书

毕业设计（论文）题目：小型垂直轴风力发电系统设计

专业：机电一体化专业姓名：

毕业设计（论文）工作起止时间： 2011年10月——2011年11月

毕业设计（论文）的内容要求：

（1）本设计主要讨论大规模风电并网引起的电力系统运行与稳定问题及其相关

技术解决措施,主要包括大规模风电并网对电压的影响及风电场的电压控制问

题。

（2）大规模风电并网对稳定性的影响及风电机低电压穿越能力的问题;大规模风电并网对调度运行的影响和风电功率预测的必要性3方面内容,并针对每一个问题提

出了相关的应对策略。

（3）本设计对大规模风电并网引起的电力系统运行与稳定的问题进行了分析探讨, 并在此基础上提出了相关的技术解决措施。

指导教师（签名）：

年月日

毕业设计开题报告

一、课题设计（论文）目的及意义

风力发电是21世纪重要的绿色能源,也是化石能源的重要替代能源之一。加快发展风力发电,是世界许多国家解决能源可持续利用的重要举措。我国风电发展迅速,但同时也带来了大规模风电并网的问题。本设计主要讨论大规模风电并网引起的电力系统运行与稳定问题及其相关技术解决措施,主要包括大规模风电并网对电压的影响及风电场的电压控制问题;大规模风电并网对稳定性的影响及风电机低电压穿越能力的问题;大规模风电并网对调度运行的影响和风电功率预测的必要性3方面内容,并针对每一个问题提出了相关的应对策略。

1、培养学生综合运用理论知识，及独立分析原因。

2、根据风力发电机工作性能的要求，运用所学专业知识，学会制定故障诊断过程的能力。

3、培养学生学习和应用各种先进技术资料，特别是对风力发电的技术资料有一定的涉及，以便能掌握其故障诊断、检测的方法和步骤。

4、进一步增强自己独立分析问题、独立思考问题的基本能力，为今后工作打下良好的基础。

二、课题设计（论文）提纲

1、对于风力发电机的结构和基本配置以及要求

2、风力发电机叶轮的基本运动流程

3、具体的实施步骤和应注意事项

三、课题设计（论文）思路、方法及进度安排

设计思路

1、查阅相技术资料，回顾并掌握专业理论知识。

2、结合目前科技成果，查阅了大量的相关资料，利用先进的技术，合理的方法，利用相关的专业知识，设计了这种技术较先进、性能可靠、自动化程度较高的风力发电系统。

3、完成小型垂直轴风力发电机的相关步骤和注意事项。

4、整理资料。

进度安排

第一周：

1）明确并熟悉垂直轴风力发电机的各种资料，对其各零部件进行分析。

2）经过分析讨论，初步列出参考提纲。

第二周至第三周：

1）进一步查阅资料对初步提纲进行补充，完善。

2）补充完毕，交予老师指导。

3）根据指导老师提出的意见对论文进行修改和进一步完善。第四周至第五周：

1）咨询指导老师。

2）根据老师指导进行修改调整格式内容。

第六周：

毕业答辩

四、课题设计（论文）参考文献：

[1] 叶杭冶. 风力发电系统的设计、运行与维护[M].北京：电子工业出版社， 2010年4月.

[2] 薛桁，朱瑞兆，杨振斌. 中国风能资源贮量估算[J]. 太阳能学报. 2001年第22卷第2期：P168-P170.

[3] 中国可再生能源学会风能专业委员会（CWEA）. 2009年中国风电装机容量统计. 2009年.

[4] 宋丽莉，毛慧琴，钱光明. 热带气旋对风力发电的影响分析[J]. 太阳能学报，2006年第27卷第9期：

P962-P965.

[5] 芮晓明，马志勇，康传明. 并网型垂直轴风力机的基本构成与气动特性[J]. 太阳能学报, 2007年第

2期：P28-P31.

[6] 孙云峰. 小型垂直轴风力发电机组的设计与实验[D]. 内蒙古：内蒙古农业大学, 2008年.

[7] 聂珣. 基于自适应转速观测器的双馈风力发电控制系统的研究[D]. 长沙：中南大学, 2009年.

[8] 张国铭. 论制造兆瓦级垂直轴风力发电机的合理性[J]. 风力发电，2001年第4期：P55-P61

[9] 宋海辉. 风力发电技术及工程[M]. 中国水利水电出版社，2009年.

[10] 王心尘. 基于Matlab_Simulink的垂直轴风力发电系统设计[D]. 厦门：厦门大学, 2008年.

[11] 芮晓明，柳亦兵，马志勇. 风力发电机组设计[M]. 北京：机械工业出版社，2010年.

[12] 杨国良，高瑞斌，张纯. 垂直轴风力发电系统制动及保护电路设计[J]. 电力电子技术，2009年第

43卷第10期：P53-P59.

[13] 赵永强，侯红玲，施绍宁. 蓄电池智能充电系统的设计与研究[J]. 陕西理工学院学报，2010年第

26卷第3期：P5-P8.

目录

摘要： (1)

第一章绪论 (5)

1.1 国内外风力发电的发展现状及其趋势 (2)

1.2 小型垂直轴风力发电机发展概况 (4)

第二章风力发电基本原理 (5)

2.1 风特性 (5)

2.1.1 风能量 (5)

2.1.2 湍流特性 (6)

2.2 风力发电系统结构框架 (6)

第三章小型垂直轴风力发电的总体设计 (7)

3.1 风力机的种类及选择 (7)

3.2 垂直轴风力机空气动力学 (9)

3.2.1 风能利用率 (10)

3.2.2 Cp-λ功率特性曲线 (11)

3.2.3 贝茨极限 (11)

3.2.4 叶尖速比 (11)

3.2.5 风力机的功率及扭矩计算 (12)

3.3 叶片选型 (13)

3.3.1 叶片实度 (14)

3.3.2 叶片形状及材料 (15)

第四章电气设备及传动设计 (16)

4.1 基本原理 (16)

4.1.1 法拉第电磁感应原理 (16)

4.1.2 相位角及功率因数 (17)

4.2 转化装置 (17)

4.2.1 直驱式永磁同步发电机 (17)

4.2.2 电气系统电路设计 (18)

4.3 传动系统结构设计及计算 (18)

4.3.1 传动轴的设计 (18)