风力发电毕业设计

篇一：

第一章绪论................................................. (1)

1.1 设计小型风力发电机的依据和意义................ (1)

1.2 国内外风力发电现状与发展趋势.................. . (2)

1.3 我国风能利用存在问题.......................................... (2)

1.4 国内风力发电前景................................................. . (3)

第二章小型风力机设计制造的基本理论 (4)

2.1 小型风力机的基本概念和性能 (4)

2.1.1 风力机的分类与特点............................................. (4)

2.1.2 小型风力发电系统的结构和特

性 (4)

2.1.3 小型风力发电系统的选择与选址 (6)

2.2 风力机叶片的设计与制作 (7)

2.2.1 叶片设计的空气动力学原理 (7)

2.2.2 水平轴与垂直轴叶片设计方法的理论对比....... . (8)

第三章小型风力发电机的总体方案确定 (10)

3.1 总体方案设计................................................. ............. ..10

3.2 风力机基本结构................................................. .. (10)

3.3 基本参数的选择与计算.............................................. ..

3.3.1 设计前提条件.................................................

...... .. (10)

3.3.2 基本参数的确定................................................. .. (11)

第四章主要工作部件的参数选择与计算 (13)

4.1 叶片装置设计................................................. (13)

4.1.2 叶片外形设计................................................. ...... .. (13)

4.1.3计算叶片的实际安装角 ....................................... . (17)

4.1.4 风轮叶片在转动中受力及风轮轴受力分析.... (21)

4.2 调向装置设计................................................. . (23)

4.3 调速装置设计................................................. . (24)

第五章传动系统设计与计算................................................. .. (25)

5.1 传动特点................................................. (25)

5.2 风力发电机总体及动力系统布置............................. (25)

5.3 整机传动参数设计................................................. .. (25)

第六章部分零件设计计算................................................. (29)

6.1 圆柱斜齿轮传动的几何尺寸计算............................. (29)

6.1.1 选材料、热处理方法、定精度等级...................... (29)

6.1.2 按照接触强度进行初步计算................................ . (29)

6.1.3 齿根弯曲强度校核................................................

(31)

第七章轴的设计与校核. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……

7.1 增速器低速轴各力计算.................................................

7.2 初步确定轴的最小直径.......................................... .. (34)

7.3 轴的结构设计................................................. ......... .. (34)

7.3.1 拟定轴上零件的装配方案 (34)

7.3.2 根据轴的定位要求确定轴上各段直径和长度. (35)

7.3.3 求轴上载荷及轴的校核 (36)

第八章技术经济分析................................................. .. (38)

8.1 生产成本概

算................................................. ......... .. (38)

8.2 项目未来市场分析................................................. .. (39)

8.3 项目的生态效果与社会效益评价 (40)

第九章结论................................................. .. (41)

参考文献................................................. (43)

致谢................................................. .. (4)

第一章绪论

1.1 设计小型风力发电机的依据和意义

随着人类对生态环境的要求和能源的需求，风能的开发日益受到重视，风力发电将成为21世纪大规模开发的一种可再生清洁能源。在可再生能源领域，风能与太阳能是最具

远大产业前景的行业。从我国现状看，由于风电处于快速发展的启动期，更具备商业化条件。风力发电与太阳能相比，在能量转换率、发电时间、产业规模、技术成熟度等许多产业特性上都有优势。

风能是一种最具活力的可再生能源，它实质上是太阳能的转化形式，因此可以认为是取之不尽的，风能的利用将可能改变人类长期依赖化石燃料和核燃料的局面。风电的单位电量成本约为火电的2倍左右，而太阳能则为10倍左右，虽然随着技术进步，两者的成本都有降低的趋势，但在可预见的未来，风电行业较光伏行业仍会具有低成本的优势，因而将获得更快的发展速度。风能利用就是将风的动能转换为机械能，再装换成其他能量形式。风的动能通过风轮机装换成机械能，再带动发动机发电，转换为电能。

世界各国研制的风力机的形态和种类很多，对于目前比较成熟的风力机，通常可按主轴方向分为两大类：一类为水平轴风力发电机，一类为垂直轴风力发电机。水平轴风力发电机的结构特征是风轮的旋转平面与风向垂直，旋转轴和地面平行。该种风力发电机的主要部件有叶片、传动轴、齿轮变速箱、发电机、尾翼和塔架等。风轮上的叶片与旋转平面成一定角度，叶片数目的多少视风力机的用途而定。用于发电的风力机叶片数大多为2片或3片，用于风力提水的风力机一般为12～24片。叶片少的风力机通常为高速风力机，

它在高速运行时有较高的风能利用系数，但启动风速较高。由于其叶片数很少，在输出同样功率的条件下，比低速风轮要轻得多，因此适用于发电。水平轴风力发电机是目前技术最成熟、生产应用最广泛的一种风力发电机。目前10KW以下的风力发电机，特别是几百瓦的充电式微型风力发电机绝大多数是水平轴式的。

1.2 国内外风力发电现状与发展趋势

尽管 20XX 年欧洲风电装机增长幅度有所放缓，年增幅由 02 年的 35％降为23％，不过随着一些欧洲国家海上风电项目的发展，预计欧洲地区风电装机仍将维持快速增长的势头。美洲地区风电装机容量达 690 万千瓦，占全球风电总装机的 17％。亚洲地区风力发电与美欧相比还比较缓慢，除印度一支独秀以外，其它国家风电装机容量均很小。

我国较大规模地开发和应用风力发电机，特别是小型风力发电机，始于70年代，当时研制的风力提水机主要用于提水灌溉和沿海地区的盐场，研制的较大功率的风力发电机主要用于浙江和福建沿海。在内蒙古地区由于得到了政府的支持和适应了当地自然资源及当地群众的需求，小型风力发电机的研究和推广得到了长足的发展，这对于解决边远地区居住分散的农牧民群众的生活用电和部分生产用电起了很大作用。近年来，随着世界范围内对环境保护、全球温室效应的重视，各国都竞相发展包括风能在内的可再生能源的利

用技术，将风能作为可持续发展的能源政策中的一种选择，不论对并网型的大型风力发电机还是用于边远地区农牧户的离网型小型风力发电机政府都给予了很大的政策支持。

1.3 我国风能利用存在的问题

我国小型风力发电保有量和年产量都居世界首位，截至20XX 年底我国离网型户用小型风力发电机组生产企业累计生产量293153 台，总装机容量达到98524千瓦，预计年发电量约9246 万千瓦时。所生产的小型风力发电机组由于价格低廉和性能可靠，还出口远销到印尼，巴基斯坦，瑞典等23 个国家。但在巨大的产能数字背后，国内小型风力发电企业的产品技术含量一直偏低。风机零部件的紧缺以及质量差是另一个硬伤.国内风机企业普遍重整机、轻零部件,风电厂常要排队等待设备,有些项目甚至因此拖延18个月之久;而且许多国产风机在试运行阶段也都遇到了质量问题,使工程难以正常运转.国外零部件不符合国内环境需求,价格也比国产同类产品高二到三成.国内众多的相关厂商在技术创新和产品升级上缺乏重视和投入，甚至不少乡镇企业一直停留在翻模仿造的阶段，导致仅有规模和价格优势

而缺乏技术含量和发展导向。因此，如何提高国内风力发电机的技术含量，从而树立我们自己民族的品牌是当前摆在我们面前的一个重要问题。

1.4 国内风力发电前景

作为节能环保的新能源，风电产业赢得历史性发展机遇，在金融危机肆虐的不利环境中逆市上扬，发展势头迅猛，截至20XX年底，全国累计风电装机容量达到25800兆瓦。中国风力等新能源发电行业的发展前景十分广阔，预计未来很长一段时间都将保持高速发展，同时盈利能力也将随着技术的逐渐成熟稳步提升。随着中国风电装机的国产化和发电的规模化，风电成本可望再降。因此风电开始成为越来越多投资者的逐金之地。

风电场建设、并网发电、风电设备制造等领域成为投资热点，市场前景看好。我国幅员辽阔，海岸线绵长，可开发利用的风能资源十分丰富，集中分布在东南沿海及华北、东北、西北地区。在《可再生能源法》及一系列国家产业政策的推动下，我国风电装机容量迅速增长，风电装备制造业也快速发展，产业体系已逐步形成。中国已经成为世界风能大国，正在向风能强国转变，风电产业发展前景广阔。20XX年并网风电超过50GW，当年并网14.5GW，稳居世界第一。

篇二：风力发电毕业论文

目录................................................. ................................................... ..................... I

摘要................................................. ................................................... (1)

ABSTRACT .......................................... ................................................... (2)

前言................................................. ................................................... (3)

第一章风力发电的现状背景和意义................................................. (4)

一、风力发电的现状................................................. (4)

二．风力发电的潜力................................................. .. (5)

三、发展风电刻不容

缓................................................. . (6)

第二章风力发电机................................................. . (8)

一.风力发电机主要类型................................................. (8)

1. 1 恒速风力发电机................................................. .. (8)

1. 2有限变速风力发电机................................................. . (8)

1. 3变速风力发电机................................................. (9)

不同风力发电机的综合比较 ................................................ (11)

2. 1 年能量利用率和经济性的对比分析.................................................

(11)

2. 2 不同类型风力发电机市场应用情况................................................. . (11)

第三章风力发电控制技术................................................. .. (13)

3． 2 变桨距风力发电技术................................................. .. (13)

3． 3 主动失速／混合失速发电技术................................................. . (13)

3． 4 变速风力发电技术................................................. (14)

3.5风力发电系统的智能控制................................................. . (14)

3.6 模糊控制................................................. ...................................................

(14)

3.7 神经网络控制................................................. .. (15)

3.8技术发展趋势展望................................................. . (15)

第四章未来发展的建议................................................. (16)

参考文献................................................. ................................................... .. (17)

致谢................................................. ................................................... . (18)

风力发电

摘要

风能是太阳能的一种转换形式，是一种重要的自然能源。太阳照射到地球表面，地球表面各处受热不同，产生温

差，从而引起大气的对流运动形成风。据估计到达地球的太阳能中虽然只有大约2%转化为风能，但其总量仍是十分可观的。全球的风能约为2.74×109MW，其中可利用的风能为2×107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。风能作为一种无污染、可再生的绿色能源，它对于解决全球性的能源危机和环境危机有着重要的意义。因此，风力发电成为各国学者研究的重点。目前，国内学者对大型风力发电的研究已日趋成熟，但对于实验室风力发电机的研制还是比较欠缺的。

本次毕业设计的重点是拟设计简易的风力发电实验仪，该设备能让学生容易了解风力发电的原理，以及大致测算出影响风力发电的各个因素，方便以后的大学物理实验教学，同时在制作和测试过程中对出现的一些现象进行深刻的思考，具有很强的实用性和趣味性。在研制的过程中，同时对风能的转化功率，风速等影响发电的因素，进行测量，并与理论进行对比，进而得出影响效率的因素。关键词：风能发电；

Instrument of wind power experiment

ABSTRACT

Wind energy is the form of a conversion of solar energy is an important natural energy. Sun to the Earth's surface, Earth's surface throughout the heat

generated temperature difference, thus the formation of wind caused by atmospheric convection. According to the estimated solar energy reaching the Earth is only about 2% conversion of wind energy, but its total is still very considerable. The global wind energy is about 2.74 × 109MW, which can make use of wind energy for the 2 × 107MW, the total amount of development and utilization of water energy than on Earth 10 times. Wind energy as a non-polluting, renewable green energy, it is of great significance in solving the global energy and environmental crises. Therefore, wind power has bexxe the focus of the study of scholars from various countries. At present, domestic scholars on the study of large-scale wind power has bexxe increasingly mature, but for the development of laboratory wind turbine is still lacking.

The focus of this graduation project is intended to design a simple experiment instrument of wind power, the device allows students to easily understand the principle of wind power, as well as roughly estimated that the various factors affecting wind power, to facilitate future physics experiment teaching, while

in the production the phenomenon of the emergence of some deep thinking and testing process, and has a strong practical and interesting. In the development of the process, while the conversion of wind energy power, wind speed and other factors that affect the generation, measurement, and xxpared with theory, and then xxe the factors affecting the efficiency.

Key words: wind power generation;

前言

自然界的风是可以利用的资源，然而，我们现在还没有很好的对它进行开发。这就向我们提出了一个课题：我们如何开发利用风能？自然风的速度和方向是随机变化的，风能具有不确定特点，如何使风力发电机的输出功率稳定，是风力发电技术的一个重要课题。迄今为止，已提出了多种改善风力品质的方法，例如采用变转速控制技术，可以利用风轮的转动惯量平滑输出功率。由于变转速风力发电组采用的是电力电子装置，当它将电能输出输送给电网时，会产生变化的电力协波，并使功率因素恶化。因此，为了满足在变速控制过程中良好的动态特性，并使发电机向电网提供高品质的电能，发电机和电网之间的电力电子接口应实现以下功能：一，在发电机和电网上产生尽可能低的协波电波；二，具有单位功率因素或可控的功率因素；三，使发电机输出电

压适应电网电压的变化；四，向电网输出稳定的功率；五，发电机磁转距可控。此外，当电网中并入的风力电量达到一定程度，会引起电压不稳定。特别是电网发生短时故障时，电压突降，风力发电机组就无法向电网输送能量，最终由于保护动作而从电网解列。在风能占较大比例的电网中，风力发电机组的突然解列，会导致电网的不稳定。因此，用合理的方法使风力发电机组电功率平稳具有非常重要的意义。

第一章风力发电的现状背景和意义

在不断持续的能源紧张中，不少人想到了新能源利用。利用洁净的能源（可再生能源）是人类社会文明进步的表现、是科学技术的发展、是环保理念的体现。洁净能源指太阳能、风能、潮汐能、生物能等，这都是可再生取之不尽的能源，特别是风能技术最为成熟，经济可行性较高，是一种较理想的发展能源。风是地球上的一种自然现象，它是由太阳辐射热引起的。风能是太阳能的一种转换形式，是一种重要的自然能源。太阳照射到地球表面，地球表面各处受热不同，产生温差，从而引起大气的对流运动形成风。据估计到达地球的太阳能中虽然只有大约2%转化为风能，但其总量仍是十分可观的。全球的风能约为2.74×109MW，其中可利用的风能为2×107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。我国风能资源总量约42亿千瓦，技术可开发量约3亿千瓦。目前东南沿海是最大风能资源区，风能密度为

200W/M2～300W/M2，大于6m/s的风速时间全年3000h以上就可取得较大经济效益。

一、风力发电的现状

21世纪是可再生能源的世纪，由于风能非常丰富、价格非常便宜、能源不会枯竭，又可以在很大范围内取得，非常干净、没有污染，不会对气候造成影响，因而风力发电具有极大的推广价值。在中国，风能资源丰富的地区主要集中在北部、西北和东北的草原、戈壁滩以及东部、东南部的沿海地带和岛屿上。这些地区缺少煤炭及其他常规能源，并且冬春季节风速高，雨水少；夏季风速小，降雨多，风能和水能具有非常好的季节补偿。另外，在中国内陆地区，由于特殊的地理条件，有些地区具有丰富的风能资源，适合发展风电，比如江西省都阳湖地区以及湖北省通山地区。目前我国的风能利用方面与国际水平还在一定差距，但是发展很快，无论在发展规模上还是发展水平上，都有很大提高。据资料显示，20XX年全国在建项目的装机容量约150万千瓦，其中正在施工的约42万千瓦，可研批复的68万千瓦，项目建议书批复的45万千瓦，包括五个10万千瓦特许权项

篇三：小型风力发电机控制器设计

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，需要时再提供给负载。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