风力发电系统设计
风力发电机组的控制系统设计与仿真
风力发电机组的控制系统设计与仿真一、引言风力发电作为可再生能源的一种重要形式，受到越来越多国家和地区的广泛关注和重视。
风力发电机组的控制系统对于提高发电效率和确保机组安全稳定运行具有至关重要的作用。
本文旨在介绍风力发电机组的控制系统设计和仿真，并探讨其在风力发电行业中的重要性和应用前景。
二、控制系统设计1. 控制系统架构风力发电机组的控制系统通常包括主控制器、传感器、执行器和通信模块等组成部分。
其中，主控制器负责整个系统的运行控制和监测；传感器用于采集风速、转矩、温度等参数；执行器控制叶片角度、转速等；通信模块用于与外部网络进行数据交互。
2. 控制策略风力发电机组的控制策略包括风轮转速控制、叶片角度控制和电网连接控制等。
其中，风轮转速控制可以通过调整叶片角度和变桨控制实现，以优化风轮在不同风速下的转速；叶片角度控制可以根据风速和转速等参数进行自适应调整，以达到最佳发电性能；电网连接控制包括对电力系统的稳定性和功率因数等进行监测和调整。
3. 仿真模型设计为了对风力发电机组的控制系统进行仿真验证，需要建立相应的仿真模型。
仿真模型应包括风速、转速、叶片角度和发电功率等参数，并结合风场条件和机组特性进行模拟。
在仿真过程中，可以通过改变参数和策略，评估不同控制系统设计对机组性能的影响，并找出最优解。
三、仿真应用与优化1. 性能评估通过仿真模型，可以对不同控制系统设计的风力发电机组进行性能评估。
包括发电效率、稳定性和可靠性等方面的指标。
根据评估结果，可以对控制系统进行优化设计，提高发电机组的整体性能。
2. 变桨控制优化变桨控制是风力发电机组中的重要环节，直接影响着叶片的角度和风轮的转速。
通过仿真模型，可以对不同变桨控制策略进行比较和优化。
例如，调整叶片角度的时机和角度范围，以提高风力发电机组的发电效率和稳定性。
3. 智能优化算法应用利用智能优化算法，可以对风力发电机组的控制系统进行优化设计。
例如，遗传算法、模糊控制和人工神经网络等算法可以结合仿真模型，寻求最佳的控制策略和参数配置，以提高机组的发电效率和适应性。
基于PLC的风力发电控制系统设计
基于PLC的风力发电控制系统设计导言风力发电已经成为一种重要的可再生能源，被广泛应用于各个领域。
风力发电系统包括风轮、转子、发电机等组成部分，而风力发电系统的控制是保证其高效稳定运行的关键。
本文将基于PLC设计一个风力发电控制系统。
1.系统结构设计风力发电控制系统的基本结构包括传感器、PLC、执行器和人机界面。
传感器用于实时监测风力发电系统的各个参数，如风速、转子转速等。
PLC作为控制中心，接收传感器信号并进行逻辑控制。
执行器根据PLC的控制输出信号来控制风力发电系统的各个部分，如调节风机转速等。
人机界面用于显示系统状态、设置参数等。
2.控制策略设计2.1风速监测与控制通过风速传感器实时监测风速，当风速低于一定阈值时，关闭风机，避免风机受到损坏；当风速在一定范围内时，根据发电机的负载情况自动调整风机转速，以保证风力发电系统的稳定运行。
2.2风轮传感器监测与控制风轮传感器用于监测转子的转速及转向，当转速过高时，PLC将自动减小风机转速；当转速过低时，PLC将自动增加风机转速。
2.3发电机控制发电机的电压、频率等参数需要监测和控制，PLC将通过与发电机的连接，监测其电压和频率，当参数超过设定范围时，PLC将调节风机的转速，以确保发电机稳定运行。
2.4过载保护控制当发电机过载时，PLC将根据预设的过载保护策略，立即切断风机的供电，以保护发电机的安全运行。
3.软件编程设计PLC的软件编程需要根据控制策略进行设计，通常使用PLC编程语言（如LD、FC等）进行编程。
根据控制策略中描述的各种情况及相应的控制动作，设计相应的逻辑流程和控制算法。
4.人机界面设计人机界面通常使用触摸屏显示，显示风力发电系统的各项参数，如风速、转速、电压、频率等，并提供实时监控和报警功能。
用户可以通过触摸屏进行参数设置、故障诊断及报警解除等操作。
结论基于PLC的风力发电控制系统设计是实现风力发电系统高效稳定运行的关键。
通过PLC的控制，可以对风速、转速、电压、频率等参数进行实时监测和控制，提高风力发电系统的可靠性和效率。
风力发电场调度与控制系统设计及性能分析
风力发电场调度与控制系统设计及性能分析随着对可再生能源的需求不断增加，风力发电成为了一种受到广泛关注的清洁能源。
在风力发电场中，调度与控制系统的设计和性能分析至关重要，它们直接影响着发电场的效率和可靠性。
本文将探讨风力发电场调度与控制系统的设计原则和性能分析方法。
一、风力发电场调度系统设计1. 目标与约束：风力发电场的调度系统的目标是最大化发电场的发电量并保持稳定运行，同时满足电力系统对电量的需求。
约束则包括风力机的额定功率、最小和最大运行速度、电网电压和频率要求等。
2. 数据采集和监控：调度系统应该能够实时采集风力发电机组和电网的运行数据，包括各个风力机组的功率、风速、温度、振动等参数。
此外，还需要监控电网的负荷情况和电压频率波动等。
3. 预测技术：通过利用历史和实时的风速数据，可以预测未来的风力情况，从而合理地安排发电机组的运行计划。
预测技术可以基于时间序列分析、神经网络、数学模型等方法。
4. 优化和调度算法：为了实现最优的风力发电场调度，需要开发高效的优化和调度算法。
这些算法可以基于模型预测控制、遗传算法、粒子群优化等。
5. 系统集成：调度系统应该能够与发电机组的控制系统、电网的监控系统以及其他相关系统进行数据交流和信息共享，实现整个风力发电场的协调运行。
二、风力发电场控制系统设计1. 风力机组控制：风力机组控制系统是实现风力机组自动化运行的关键。
它应该能够根据风速和功率要求，自动调整转速和叶片角度，保持输出功率在额定功率范围内。
2. 并网控制：并网控制是指将风力发电机组的输出电能与电网进行连接和同步。
并网控制系统应该能够实现无缝切换，保持电网的电压和频率稳定。
3. 预防事故和故障保护：控制系统应该具备故障自检和快速停机等功能。
当发生风力机组故障或电力系统异常时，控制系统应根据预设的保护策略来保护设备和人员安全。
4. 数据通信和远程监控：控制系统应具备远程监控和数据传输功能，可以实时获取风力机组的运行状态和性能参数。
风力发电系统设计
风力发电系统设计1. 引言风力发电系统是目前广泛应用的一种清洁能源发电方式，它利用风能转换为电能，对环境友好且可再生。
本文旨在探讨风力发电系统的设计原理及相关技术，以提供设计者参考。
2. 风力资源评估在风力发电系统设计中，首先需要进行风力资源的评估，以确定适合建设风力发电机组的地点。
通过测量风速、风向和风力密度等参数，可以评估该地点的风能资源，选择最佳的布设方案。
3. 风机类型选择风力发电系统的核心组件是风机，有多种不同类型的风机可供选择，如水平轴风机和垂直轴风机。
根据具体需求和环境条件，设计者需要合理选择风机类型，并考虑到效率、承载能力和可靠性等因素。
4. 风机布置方式风机的布置方式会直接影响系统发电效率和功率输出。
一般常见的布置方式有单机布置、多机布置和集群布置等。
根据具体场地条件和需求，设计者需要选择合适的布置方式，并合理安排间距和朝向，以最大化利用风能。
5. 塔架设计塔架是风机的支撑结构，其设计需要考虑高度、强度和稳定性等因素。
根据地理环境和风机类型的不同，塔架设计可以选择钢管塔架、混凝土塔架或悬吊塔架等。
设计者应根据具体情况选择合适的塔架，并确保其结构安全可靠。
6. 变流器与储能系统风力发电系统在输出电能时需要通过变流器将直流电能变换为交流电能，并进行电网并网或蓄能。
变流器的选择和设计要考虑到输出功率、工作效率和逆变耐压等因素。
同时，储能系统的设计也是提高系统可靠性和光伏功率利用率的重要环节。
7. 电网接入与并网协调风力发电系统输出的电能需要与电网连接，并实现与电网的协调运行。
设计者需要考虑到电网频率、电压和功率因数等要求，确保系统输出的电能符合电网的要求，避免对电网造成负荷过重或电压波动等问题。
8. 运行与维护管理风力发电系统设计完成后，需进行系统调试和运行试验，并建立完善的维护管理机制。
对于风机的巡检、润滑和故障排除等工作，设计者需要提供相应的技术指导和建议，确保风力发电系统的正常运行。
风力发电机组发电系统的设计与集成
风力发电机组发电系统的设计与集成随着可再生能源的重要性和需求的增加，风力发电成为一种重要的能源来源。
风力发电机组由多个组件组成，其中发电系统是关键部分之一。
本文将介绍风力发电机组发电系统的设计与集成的重要性和关键步骤，并详细描述每个步骤的内容。
设计与集成的重要性:风力发电机组发电系统的设计与集成是确保风力发电机组高效、稳定地工作的关键。
一个优秀的发电系统能够最大限度地转化风能为电能，并确保电能的稳定输出。
设计与集成的过程包括综合考虑机组、转子、传动系统、发电机、电控系统等方面的要求，使整个风力发电机组能够协调运行。
步骤一：机组设计机组设计是风力发电机组发电系统设计与集成中的首要步骤。
在机组设计中，需要确定机组的额定功率，风轮直径，传动系统的类型等。
这些参数将直接影响机组的性能和发电系统的设计。
机组设计的目标是实现最大的功率输出，并确保机组的可靠性和安全性。
步骤二：转子设计转子是风力发电机组发电系统的核心部分。
转子的设计决定了机组的输出功率和转速。
在转子设计中，需要考虑转子的材料、叶片数量、叶片轮廓等因素。
一个良好设计的转子能够最大限度地捕捉风能，并将其转化为机械能。
步骤三：传动系统设计传动系统用于将转子的机械能转化为发电机的电能。
在传动系统设计中，需要选择适当的传动装置和传动比例，以实现高效的能量转换。
传动系统设计还需要考虑传动部件的可靠性和维护要求。
步骤四：发电机设计发电机是将机械能转化为电能的关键部件。
在发电机设计中，需要选择适当的发电机类型和参数，以确保发电系统的输出电压和频率符合要求。
发电机设计还需要考虑发电机的负荷能力和稳定性。
步骤五：电控系统设计电控系统是风力发电机组发电系统的控制中枢。
电控系统设计包括选择适当的电控器和监测设备，以实现风力发电机组的运行控制和监测功能。
电控系统设计还需要考虑电控设备的可靠性和故障保护功能。
步骤六：系统集成系统集成是将发电系统的各个组件进行连接和集成的过程。
风力发电系统的设计和实现
风力发电系统的设计和实现在如今环保意识愈发普及的时代，能源问题也日益成为人们关注的话题。
而风力发电，作为一种可再生的清洁能源，其重要性与日俱增。
在这篇文章中，我们将介绍一些关于风力发电系统的设计和实现。
一、风力发电的原理风力发电系统的核心就是风力发电机。
风力发电机的原理是将风能转换成电能。
当风车叶片受到风的作用力时，叶片就会旋转起来，旋转的同时带动发电机产生电能。
所以，在设计风力发电系统的时候，需要考虑：1.风车叶片有多少片？2.叶片的长度、厚度以及叶片的形状如何？3.风车的转动速度应该是多少？4.发电机的额定功率是多少？二、风力发电系统的设计在风力发电系统的设计中，需要考虑如何选择适合的风轮和风叶，并且确定风机的大小和功率。
同时，还要选择适当的发电机和电池组合，以及选择适合的逆变器。
最后，还需要考虑系统的温度和风力这两个因素对系统发电功率的影响。
1.风轮和风叶的选择在设计风力发电系统之前，需要选择适合的风轮和风叶。
风叶的数量、叶片形状和长度的选择都会影响风力发电机的发电能力。
一般来说，风轮的直径越大，发电能力就越强。
风轮的材料也很重要，一般采用优质的玻璃钢或碳纤维制作。
2.风机的大小和功率风机的大小和功率一般都是根据现场环境进行选择的。
在选择风机的大小时，需要考虑周围环境的可用空间和风能资源。
同时，还要考虑风机的功率和转速，以确保风机能够稳定地运转。
3.发电机和电池组合在风力发电系统中，发电机和电池选用需要仔细考虑。
发电机的选择要考虑其额定输出功率和效率，而电池的选择则要考虑电池的容量和输出电压。
同时，还要根据电池组合的选择来确定逆变器的大小和功率。
4.逆变器的选择逆变器是将发电机产生的直流电转换成交流电的关键组件。
逆变器的选择要考虑到所需的输出功率和输出电压，同时要考虑到逆变器的效率和可靠性。
三、风力发电系统的实现风力发电系统的实现一般分为三个步骤：1.安装风机和发电机在进行安装之前，需要确定风机的安装位置，同时还要考虑到风机的高度和安全性。
风力发电机组的动力学与控制系统设计
风力发电机组的动力学与控制系统设计一、引言风力发电作为一种清洁、可再生的能源，受到越来越多国家和地区的广泛关注和推广。
风力发电机组作为风能转化为电能的重要设备，其动力学和控制系统设计对发电机组的稳定性、效率和可靠性至关重要。
本文主要探讨风力发电机组的动力学特性以及相应的控制系统设计。
二、风力发电机组的动力学特性1. 动态响应特性风力发电机组的动态响应特性是指在外部风速变化或负载变化的条件下，发电机组的功率调节性能和稳态响应特性。
其中，功率调节性能是指发电机组在风速变化时及时调整产生的功率；稳态响应特性是指发电机组在负载变化时及时调整产生的功率。
在设计动力学和控制系统时，需要考虑发电机组的动态响应速度、精度和稳定性。
提高发电机组的动态响应速度可以使其更好地适应风速和负载的变化，提高发电机组的动态响应精度可以减小功率调节误差，提高发电机组的稳定性可以避免过载或失速等故障。
2. 动态模型建立为了研究风力发电机组的动态响应特性，需要建立相应的动态模型。
常见的风力发电机组动态模型包括机械振动模型、气动模型和电磁模型。
机械振动模型用于描述风轮和发电机组的机械振动特性，包括弯曲振动、扭转振动和塔架振动等。
气动模型用于描述风轮受到风速和空气动力的影响，包括风轮的转速、风轮的载荷和风轮的输出功率等。
电磁模型用于描述发电机组的电磁特性，包括发电机的电压、电流和发电机的输出功率等。
建立风力发电机组的动态模型可以帮助设计和优化控制系统，提高发电机组的性能和可靠性。
三、风力发电机组的控制系统设计1. 控制目标风力发电机组的控制系统设计的目标是使发电机组在不同的工作条件下（包括不同的风速和负载）能够保持稳定的工作状态，并且提供最大的功率输出。
控制系统需要实时监测风速和负载的变化，并根据这些变化调整发电机组的运行状态。
通过调整发电机组的转速、转矩和叶片的角度等参数，可以实现对发电机组的功率输出进行控制。
2. 控制策略常见的风力发电机组控制策略包括变速控制和变桨控制。
小型家用风力发电系统的设计与实现
小型家用风力发电系统的设计与实现一、引言随着全球节能减排的需求日益增长，可再生能源在全球的应用逐渐受到重视。
风力发电作为一种清洁能源，不污染环境，运转稳定，成为了各国政府和企业推广的重点。
本文主要探讨小型家用风力发电系统的设计和实现。
二、小型家用风力发电系统概述小型家用风力发电系统一般由风力发电机、控制终端、传输线路以及蓄电池等部分组成。
风力发电机是整个系统的核心部分，其转动依靠风的动力来供给家庭电器的用电需求。
相较于大型的风电场，小型家用风力发电系统的产电量较小，一般仅能满足日常生活的少量用电需求。
三、空气动力学理论的应用1. 奇异性论奇异性理论是研究气体在风的作用下的运动和受力情况的数学理论。
通过理论分析，可以确定风力发电机的机械结构，并提高其效率。
奇异性论主要用于分析风力机叶片设计，平衡整个系统结构和改善风力机叶片的风能利用率。
2. 计算流体力学(CFD)计算流体力学是一门将模拟技术、数值方法和计算机程序相结合来研究流体运动状态和流体物理量分布的科学技术。
CFD可以精确计算风力机叶片的气流情况，帮助设计师优化叶片设计，提高发电效率。
四、小型家用风力发电系统组成部分的设计1. 桶状罩和叶片设计桶状罩的设计可以起到防止洋风对风力机的影响，提高风能利用率的作用。
同时，叶片的设计也是非常重要的，可以通过使用奇异性论和CFD分析来确定最优的叶片结构，提高风能转化效率。
2. 蓄电池选用蓄电池是储存风力发电系统产生的电能的设备，根据家庭用电量和系统的电压标准来选择适合的蓄电池。
一般来说，铅酸蓄电池是小型家用风力发电系统的最佳选项。
3. 控制终端及传输线路设计控制终端是整个小型家用风力发电系统的“大脑”，通过控制终端可以对其状况进行检测，并直观地了解发电情况。
传输线路则是将发电的电能传输到蓄电池中，要根据系统的安全电压和电能损失来选择合适的线材。
五、小型家用风力发电系统的实现小型家用风力发电系统的实现需要进行以下步骤：1. 根据系统用电量选用适合的风力机2. 根据系统的特点设计机架和叶片3. 根据电压标准选择蓄电池4. 开发适用的控制终端和传输线路5. 安装系统，进行试运行六、实例应用一般来说，小型家用风力发电系统应该满足以下两个条件：系统维护方便，发电量合适。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
课程设计设计题目：小型风力发电系统设计姓名郭国亮院系食品工程学院专业热能与动力工程年级热能本1202学号20122916100指导教师刘启一2015年12 月13 日第一章：风力发电系统设计的概况1.1设计的目及意义：1）了解风力发电系统的原理和运行流程。
2）设计小型的风力系统满足地方需要。
3）为了解决能源危机和环境保护、气候变暖等各方面的问题，大力推广可再生能源发展的必要性。
1.2设计原则：1）可再生，且清洁无污染。
2）风速随时变化，风电机组承受着十分恶劣的交变载荷。
3）风电的不稳定性会给电网或负载带来一定的冲击影响。
风力发电的运行方式主要有两种：一类是独立运行的供电系统，即在电网未通达的地区，用小型发电机组为蓄电池充电，再通过逆变器转换为交流电向终端电器供电；另一类是作为常规电网的电源，与电网并联运行。
1.3设计条件：设计一个10 KW并网的风力发电系统和控制系统。
1.4发电系统设计方案：1）恒速恒频发电系统。
2）变速恒频发电系统。
1.5烟台当地风资源概要：1）烟台地理位置：烟台市位于胶东半岛北缘，中心地理位置约为：北纬37.8，东经121.23，受季风环流的控制和其他天气形势的影响，该地区的风力资源十分丰富。
2）风资源估算：切变指数：用于描述风速剖面线形状的幂定律指数，准确计算得预装轮毂高度处的风资源数据，是评估风电场发电估算的条件。
风切指数表示风速在垂直于风向平面内的变化，其大小反映风速随着高度增加的快慢，其值大表示风能随高度增加得快，其计算公式如下： 幂定公式：α)(1212z zv v =其指数公式为：)/㏒(z )/㏒1212z v v （=α式中：α-为风切指数；1z -为已知高度；2z -为变化后风速所在高度；m1v -为高度为1z 的风速；2v -为高度为2z 的风速；单位s m /由此算得10米风切指数为：0.121；1.6安装位置风资源的确定：风力发电机依靠风力转动，为了使风力机能够输出更多的能量，风力发电机安装位置的选择是非常重要的，风力大小除了跟风速有关，还跟气候环境、地理位置、地形、风机安装的高度等因素有关。
因此，安装地点的确定主要就是风资源和具体安装位置选择。
1）选择地区需要年风资源较好安装地点的风资源至少要满足以下三个条件之一，才适合安装风力发电机。
而且年平均风速越大越好。
（1）年平均风速s m /4>=（2）s m /20~3的有效风速累计h 4000~2000以上时效（3）全年s m /20~3平均有效的风能密度满足2/100m W 以上 2）有较稳定的盛行风向盛行风向指的是出现频率最高的风向，选址时希望盛行风向能比较稳定。
我国是季风性较强的国家，不同季节盛行风有所变化。
3）风速日变化、季变化小4）风机高度范围内“风切变”要小“风切变”是指风速在水平及垂直方向的突变，尤其在垂直方向的风速变化对风机的影响最大。
安装风机应该避开强切变，将风机安装在迎风坡上。
5）湍流强度要小第二章：风力发电系统结构组成设计2.1风力发电基本原理：风力发电机是一种将风能转换为电能的能量转换装置，主要包括风力机和发电机。
空气流动的能动作用在风力机风轮上，从未推动风轮旋转，将空气动力能转换风轮的机械能，通过传动装置，发电机将机械能转换为电能，输送给电力系统。
2.2风力发电机整体结构：风力发电机机组整体结构分为：桨叶、轮毂、发电机自动控制装置、传动系统、逆变器、偏航系统、蓄电池、变桨系统，变流器、风速风向仪和各类传感器、以及塔架等等。
风电机组的电气系统包括以下四个主要部分：变浆距驱动，偏航驱动，发电机部分，控制和监控部分2.2.1偏航系统偏航系统的两个作用：1）与风力发电机组的控制系统相互配合，使风力发电机组的风轮始终处于迎风状态，充分利用风能，提高风力发电机组的发电效率。
2）提供必要的锁紧力矩，保障风力发电机组安全运行。
偏航系统两个分类：1）主动偏航：通过电控系统来执行对准风向的偏航方式2）被动偏航：依靠风力通过机械结构被动完成对准风向的偏航方式。
主动偏航使得迎风过程可以控制，可靠性更高，所以，在这里选择主动偏航装置。
结构图如下：其中，工作原理为：风向风速仪将风速风向的实际测量值传递到工控机，偏航编码器把检测到风机机舱的实时指向角度也传递给工控机，工控机通过算法程序后，把指令发送给偏航驱动器，偏航驱动器最后控制偏航电机，从而决定风力发电机的偏航动作，达到对准风向目的。
在偏航过程中，偏航电机通过同轴连接的减速箱带动机舱转动。
并且要考虑到风机朝一个方向转3圈后需要解缆的保护措施。
2.2.2变桨系统变桨系统分类： 1）液压型变桨系统 2）电动型变桨系统变桨控制方式：失速调节、变桨距调节、主动失速调节其中，工作原理为：直线位移传感器将检测到的主轴实际位移值传递到工控机，接近开关把检测到的发电机的实时转速传递给工控机，通过算法程序后，把指令发送到变桨驱动器，最后控制变桨电机，从而决定发电机的变桨动作。
为了安全，要实时检测变桨电机的温度，并传送到工控机，当温度过高，停止变桨电机工作。
2.2.3变流器变流器将主发电机发出来的电能整流成直流电，在逆变成与电网匹配的交流电，电能谐波少，质量高。
2.2.4风力发电机1）按容量分类：小型（kw 10)、中型(kw kw 100~10)、大型（以上kw 100）风力 发电机。
2）按主轴与地面相对位置：水平轴风力发电机和垂直轴发电机。
3）按使用的发电机类型分：鼠笼式异步风电机组、双馈式异步风电机组、永磁 同步风电机组。
4）按风机功率调节方式分：定桨距失速型风电机组、变桨距失速型风电机组。
5）按照应用场合的不同分为：并网型发电机和离网型发电机 2.2.5风轮机1）组成部分：风轮机包括轮毂、叶片、主轴几个部分，是风力发电机接受风能的部件。
2）叶片数目的确定：一般叶片测量长度为20米，通常2枚或3枚。
叶片可以分为变桨距和定桨距两种叶片，其作用都是为了调速，以保证风力发电机输出功率不会超过允许值。
3）轮毂：是连接叶片和主轴和主轴的部件，一般由铸钢和钢板焊接而成，不允许有沙眼、裂纹，并按叶片可承受的最大离心力载荷来设计。
4）主轴：将转子轴心和齿轮箱连接。
2.2.6塔架为了让风轮在地面上较高的风速带中运行，需要用塔架把风轮支撑起来，这是塔架承受两个载荷：一是风力发电机的重力，二是阻力，使塔架向风的下游方向弯曲。
塔架的材料一般是铁管或钢材做成的桁架结构，要根据风力发电机的重量和承受的阻力来确定高度及结构类型。
2.3贝茨理论：如图：贝茨理论模型其中：理想风轮由上图中间面积为2S 的区域代替，风经过此处的风度为2V ，风轮前区域面积为1S ，风经过此处的风度为1V ，风轮后方面积为3S ，此处的风速为3V ，其中空气密度为 。
由于空气总流量不变，可以得到：332211V S V S V S == 由动量变化可以得出风轮上风的作用力：)(3122V V V S F -=ρ 因此，可以得到风轮前后的动能变化，即风轮吸收的功率： )(21232122V V V S P -=ρ 由于是理想的模式，因此，可以认为风轮吸收的功率与风轮上风的作用力做的功，即 )(312222V V V S FV P -==ρ 由上式得：)(21312V V V +=))((412321312V V V V S P -+=ρ由于风速1V 是不受控制的，即是固定的，我们可以把P 看成3V 的函数，对上式求导得： ))((4123213123V V V V S dV dP -+ρ 又因为：321SV C P p ρ=所以得：1331V V =312278V S P ρ= 此时，P 为理论最大吸收功率。
综上所述并计算得到593.0=p C ，为最大风能利用系数，这表明即使没有任何功率损失，风机的风能利用率最大只能达到%3.59。
2.4叶尖速比：风轮机以风作为原动能，风轮机的性能的好坏直接影响着风力发电系统对于风能的利用率。
风轮机对风能的利用率可以通过风机桨叶的风能利用系数Cp 来表示，叶尖速比λ和叶片桨距角β决定了风能利用系数的大小，叶尖速比为风轮叶片尖端的线速度和当前风速的比值，公式如下：V Rωλ= )42(-n 602πω= )52(- 其中：ω—为风轮的旋转角速度， R —为风力机叶片半径， V —为当前风速， n —为风轮机的转速，2.5风能利用系数：1）风参数：风速和风向2）风能特点：能量密度低、不稳定性、分布不均匀、可再生、须在有风地带、无污染、分布广、可分散利用。
3)利用系数：风能大小实际就是气流流过的动能，风能与风速成正比，而当物体在流体空气中变慢时，流体空气的动能会变成对物体的压力能，所以这个压力与风度的平方成正比，又由于功率是力和速度的乘积，所以功率与风速的立方成正比，如下：321SV W ρ=由于空气中的能量不可能完全比风轮吸收，1926年，贝茨首次提出，通过减少风的速度来理论最大优化风能。
理论最大优化公式如下：321SV C P p ρ=2R S π= 式中：P —是风机吸收的功率， p C —是风能利用系数， S —是扫风面积， ρ—空气密度，R —风轮的半径，因此，风能利用系数代表着风机从自然风能中吸收能量的大小程度。
2.6风力发电机组由运行方式分两类：1）独立式风力发电机组（发出的电能不并网，通过蓄电池储存）。
2）并网型风力发电机组。
3）上图是：并网风力发电机组整天框图图中，风机主发电机发出的电能，经过变流器，最后送到电网上。
而变流器的控制能源一直由电网提供，变流器与电网之间有一个DCAC/转换器，能将电网的电能转换成V24直流电，供变流器工作，当风力不足时，变流器不但不能给电网输送电能，反而消耗电网电能，因此长时间检测到风速过低时，要停止变流器工作。
蓄电池由电网充电，保证蓄能满，从而保证控制系统电能稳定。
当电网出现故障时，变流器不工作，控制系统的电能由蓄电池保证。
由此可知，并网型发电机组更加灵活可靠，所以这次设计选用并网型风力发电系统。
2.7控制系统的选择：如上：风力系统控制流程图其中：控制系统的主要两个目的为：1）最大风能捕捉，偏航系统和变桨系统实现最大风能捕捉。
2）功率控制（最大功率追踪、功率转换），变流器实现功率控制。
上图，控制系统中，工控机为风力发电机控制系统的核心，主要负责指挥个模块系统的运行，同时检测、显示和记录各项数据。
当异常情况出现时，还要能自动判断，进行保护措施。
工控机的主要作用：1）接受各类传感器检测到的实时数据，从而掌握风况以及风力发电机运行状态，具体包括风速、风向、转速、组件温度、变流器输出有功功率等。
2）控制偏航系统和变桨系统工作。
3）根据检测到的风速和转速数据，额定功率以前，通过变流器来控制主发电机进行最大功率追踪，额定功率以后，控制变桨系统保持主发电机额定功率发电。