小型风力发电机组系统优化设计
风力发电场电力系统优化设计与性能分析
风力发电场电力系统优化设计与性能分析随着对可再生能源的需求不断增长，风力发电逐渐成为一种重要的清洁能源来源。
风力发电场的电力系统是实现风能转化为电能的关键部分，其优化设计和性能分析对于提高发电效率和经济性至关重要。
本文将从风力发电场电力系统的优化设计和性能分析两个方面展开讨论，并提出一些建议和方法。
一、风力发电场电力系统的优化设计1. 风机选择和布局风机是风力发电场的核心装置，其选择和布局对系统的性能有很大影响。
在选择风机时，需要考虑其额定功率、切入风速、切出风速等参数，并结合区域的风能资源特点进行综合评估。
在布局上，可以借助风能资源评估和数值模拟工具，在不同地形和风电场规模条件下进行最优布局设计。
2. 电网连接风力发电场需要将产生的电能接入电网，因此电网连接也是电力系统优化设计的重要环节。
考虑到风力发电的不稳定性和间歇性，合理的电网连接方案可以提高系统的可靠性和稳定性。
同时，应注重电网连接的经济性，尽可能降低成本。
3. 输电线路设计输电线路是将风力发电场产生的电能输送到用电地点的关键环节。
在输电线路设计中，需要考虑线路的传输损耗、电压降、线路容量等因素。
合理的输电线路设计可以减少能耗和成本，提高系统的可靠性和稳定性。
二、风力发电场电力系统的性能分析1. 性能指标和方法风力发电场的性能分析需要考虑多个指标，如发电量、发电效率、可利用率等。
同时，还需要采用合适的性能分析方法，如经济性分析、环境影响评价、可靠性分析等。
通过对这些指标和方法的综合分析，可以全面评估系统的性能优劣。
2. 系统运行监测与优化风力发电场的运行监测是评估系统性能的重要手段。
通过实时监测风机的运行状态、风速变化等参数，可以及时发现问题并采取措施进行优化。
在优化过程中，可以结合风能预测技术，提前调整风机运行策略，以提高发电效率。
3. 可再生能源混合系统分析在实际应用中，风力发电场往往与其他可再生能源系统相结合，如太阳能光伏发电、水力发电等。
微型风力发电系统的发展与性能优化
微型风力发电系统的发展与性能优化第一章：引言随着全球能源需求的不断增加，新能源的开发与利用已成为当今社会的重要课题。
其中，风能作为一种最常见、最富有潜力的可再生能源之一，备受关注。
微型风力发电系统作为风能利用的一种方式，因其灵活性和适应性广泛应用于不同领域。
本文将探讨微型风力发电系统的发展与性能优化。
第二章：微型风力发电系统的设计2.1 风机选择微型风力发电系统的核心部件是风机，其设计与选择至关重要。
可以选择不同类型的风机，如直驱风机、变速风机和定速风机等。
根据不同的应用需求和风速特征，选择适合的风机类型能够提高系统的整体性能。
2.2 发电机选择选择合适的发电机对于微型风力发电系统的性能和效率至关重要。
常见的发电机类型包括永磁发电机、感应发电机和同步发电机等。
根据发电机的转速特性、负载要求和输出功率等因素，进行合理选择，可提高系统的能量转换效率。
第三章：微型风力发电系统的性能分析3.1 功率特性分析通过实验和模拟分析，可以得到微型风力发电系统的功率特性曲线。
该曲线显示了风速和输出功率之间的关系，对系统性能进行评估和优化具有重要意义。
3.2 转速匹配分析微型风力发电系统中，风机和发电机的转速匹配直接影响系统的性能。
通过分析风机的转速曲线和发电机的转速特性，找到最佳的转速匹配点，可以提高系统的发电效率。
第四章：微型风力发电系统的性能优化4.1 叶片优化叶片是微型风力发电系统中最关键的组成部分之一，其设计对系统性能有着重要影响。
通过优化叶片的形状、材料和布局等参数，可以提高风能的捕捉效率和利用率。
4.2 控制系统优化微型风力发电系统的控制系统对于风机和发电机的协调运行非常重要。
通过优化控制系统的算法和参数，提高系统的响应速度和控制精度，可以进一步提高系统的性能。
4.3 能量储存与管理微型风力发电系统具有波动性较大的风能输入，为了稳定输出电能，需要进行能量储存与管理。
采用适当的储能装置和能量管理策略，可以提高系统的利用率和稳定性。
微型风力发电系统的设计与性能分析
微型风力发电系统的设计与性能分析摘要本文主要介绍了微型风力发电系统的设计原理、结构以及性能分析。
首先，对微型风力发电系统的组成部分进行了详细介绍，包括风力发电机、塔架、叶轮以及控制系统等。
然后，对微型风力发电系统中的关键技术进行了探讨，包括叶片设计、发电机设计、控制系统设计等。
接着，通过实验和计算，对微型风力发电系统的性能进行了分析和评估。
最后，根据性能分析的结果，提出了优化微型风力发电系统的建议。
引言随着全球能源需求的不断增长和传统能源的日益枯竭，可再生能源逐渐成为全球关注的热点领域。
作为一种清洁、可再生的能源，风能得到了广泛关注。
在风能利用技术中，微型风力发电系统因其体积小、造价低廉、适应性强等特点而备受关注。
微型风力发电系统可以广泛应用于农村地区、山区、荒漠地区等人口稀少、电力供应不足的地方，为当地居民提供清洁、可靠的电力。
风力发电系统设计1. 风力发电机风力发电机是微型风力发电系统的核心组成部分，其主要功能是将风能转化为电能。
常见的风力发电机主要有水平轴和垂直轴两种类型。
水平轴风力发电机的叶轮垂直于地面，可以朝向风的方向转动；垂直轴风力发电机的叶轮平行于地面，可以迎风转动。
根据实际情况和需求，选择合适的风力发电机类型非常关键。
2. 塔架塔架是风力发电系统中的支撑结构，用于将风力发电机安装在合适的高度。
塔架的高度会直接影响到风力发电机的输出功率，因此需要选择适当的高度。
此外，塔架还需要考虑抗风性能、稳定性等因素，以确保风力发电系统能够在恶劣的天气条件下依然正常运行。
3. 叶轮叶轮是风力发电机中的转动部件，主要负责将风能转化为机械能。
叶轮的设计直接影响到风力发电机的效率和性能。
在叶轮的设计中，需要考虑叶片的形状、尺寸以及材质等因素。
合理的叶轮设计可以提高风力发电系统的转化效率，减少能量损失。
4. 控制系统控制系统是微型风力发电系统中的重要组成部分，用于控制风力发电机的运行状态和输出功率。
控制系统通常包括风速传感器、转速传感器、电子调节器、电池等设备，通过对风力发电机的控制，实现最佳的发电效果。
微型风力发电机组气动性能优化设计
微型风力发电机组气动性能优化设计随着可再生能源的发展，风力发电作为其重要组成部分之一，受到越来越多的关注。
与传统的大型风力发电机不同，微型风力发电机组以其便携性、灵活性和适应性成为了新的研究热点。
然而，由于微型风力发电机组受到空间和重量的限制，其气动性能的优化设计成为了一个关键的课题。
气动性能是指微型风力发电机组在风的作用下，能够有效地转化风能为电能的能力。
提高微型风力发电机组的气动性能，可以增强其风能利用效率，提升发电效率。
本文将从减小风阻力、提高风能利用率和优化叶片设计三个方面进行深入探讨。
首先，减小风阻力是提高微型风力发电机组气动性能的重要手段之一。
风阻力是微型风力发电机组的一个主要损耗因素，减小风阻力可以有效降低发电机组的能耗。
在设计过程中，可以采用流线型外形设计、减小表面粗糙度、优化布置和降低压缩区域的设计等手段来减小风阻力。
此外，采用轻量化的材料和结构，可以减小微型风力发电机组的整体重量，从而减少风阻力和能耗。
其次，提高风能利用率也是优化微型风力发电机组气动性能的关键因素之一。
风能利用率是指微型风力发电机组实际产生的电能与理论最大可产生电能之比。
提高风能利用率需要充分利用风能资源，将风能有效地转化为电能。
为了实现高风能利用率，可以采用定位系统来确保微型风力发电机组始终面向风向。
此外，合理安排叶片的转动速度和角度，使其在不同风速下都能够高效转化风能。
同时，优化微型风力发电机组的发电控制系统，可以根据实际风速和电网负荷的变化来调整发电功率，最大限度地利用风能。
最后，优化叶片设计是提高微型风力发电机组气动性能的重要手段之一。
叶片是微型风力发电机组与风能直接进行能量转化的关键部件，其设计直接影响机组的气动性能。
在叶片设计中，可以采用更合理的叶片形状和曲线来实现更高的发电效率。
此外，优化叶片材料的选择和制造工艺，可以提高叶片的强度和耐用性，延长使用寿命。
同时，对叶片进行动态平衡测试，可以减小发电机组的振动和噪音，提升性能和舒适性。
小型风力发电系统的设计与优化
小型风力发电系统的设计与优化随着对可再生能源的需求日益增长，风力发电作为一种清洁、可持续的能源形式受到了广泛关注。
在小型风力发电系统的设计与优化方面，有许多值得探讨的问题。
首先，设计一个高效的风力发电机是至关重要的。
风力发电机的设计应该考虑到多个因素，如风速、风向、发电机的转速和功率输出等。
为了提高发电机的效率，可以采用叶片的优化设计。
通过调整叶片的形状和材料，可以使得叶片在不同风速下都能够获得最大的捕风面积，从而提高发电机的效率。
其次，风力发电系统的优化还需要考虑到整个系统的稳定性和可靠性。
在设计风力发电系统时，应该考虑到风力发电机的安装位置、塔筒的高度和材料等因素。
同时，还需要考虑到系统的控制和监测装置，以确保系统能够在不同的环境条件下正常运行。
另外，风力发电系统的优化还需要考虑到经济性。
在设计风力发电系统时，应该考虑到投资成本、运营成本和维护成本等因素。
通过合理的设计和优化，可以降低系统的成本，并提高系统的经济性。
此外，小型风力发电系统的设计与优化还需要考虑到环境保护的因素。
在设计风力发电机时，应该尽量减少对环境的影响。
例如，可以采用低噪音的发电机，减少对周围居民的干扰。
同时，还应该考虑到废弃物的处理和再利用，以减少对环境的污染。
最后，小型风力发电系统的设计与优化还需要考虑到可持续发展的因素。
在设计风力发电系统时，应该考虑到系统的可持续性和可扩展性。
例如，可以设计系统以适应不同的风速和风向，以及不同的功率需求。
同时，还可以考虑到与其他能源系统的整合，以提高系统的可持续性和灵活性。
综上所述，小型风力发电系统的设计与优化是一个复杂而重要的问题。
在设计风力发电机时，应该考虑到多个因素，如效率、稳定性、经济性、环境保护和可持续发展等。
通过合理的设计和优化，可以提高系统的效率和可靠性，并降低系统的成本和对环境的影响。
同时，还可以促进可持续发展和减少对传统能源的依赖。
风力发电机组性能分析与优化设计
风力发电机组性能分析与优化设计随着人们对可再生能源的需求日益增长，风力发电作为一种高效且环保的能源形式，受到了广泛的关注和应用。
而风力发电机组作为风力发电系统的核心部件，其性能分析与优化设计对于提高能源利用效率和降低成本具有重要意义。
本文将对风力发电机组的性能进行深入分析，并提出优化设计的方法。
一、风力发电机组性能分析1. 功率曲线分析：风力发电机组的功率曲线是描述其在不同风速下输出功率的关系曲线。
通过对功率曲线的分析，可以了解不同风速下风力发电机组的运行状态和效率。
在设计阶段，需要根据当地的风速数据和气象条件，合理确定风力发电机组的额定风速和切入风速，以获得最大的能源输出。
2. 发电效率分析：发电效率是衡量风力发电机组输出能源利用效率的重要指标。
通过对发电效率的分析，可以发现机组运行过程中的能量损失和改进空间。
提高发电效率可以增加系统的经济效益，并减少对自然资源的依赖。
3. 噪音分析：风力发电机组运行时会产生噪音，对周围环境和生活居民产生一定的影响。
通过对噪音的分析，可以确定机组的噪音水平，并提出相应的控制措施。
减少噪音对于保护环境和提升机组的社会接受度具有重要意义。
二、风力发电机组优化设计1. 叶片设计：叶片是风力发电机组的核心部件，直接影响到机组的转速和发电效率。
通过对叶片的形状、材料和结构进行优化设计，可以提高机组的转动效率，降低噪音和振动，增加机组的寿命。
2. 控制系统设计：风力发电机组的控制系统对机组的性能和稳定运行起到至关重要的作用。
优化设计控制系统可以实现风速跟踪和机组变桨控制，提高机组的适应性和动态性能。
此外，通过合理的控制策略可以最大限度地提高机组的发电效率。
3. 故障诊断与预测：风力发电机组的故障对机组的性能和可靠性产生重大影响。
通过对机组的故障诊断和预测，可以及时发现故障并采取相应的维修措施，提高机组的可靠性和可维护性。
三、风力发电机组性能优化的挑战与解决方案1. 风场复杂性：风力发电机组通常建设在开阔的地区，受到多种复杂的气象条件和风场影响。
低风速风力发电机的控制系统设计与优化
低风速风力发电机的控制系统设计与优化随着对可再生能源需求的不断增长，风力发电作为一种环保、可持续的能源选择，受到了广泛关注。
然而，低风速条件下的风力发电机性能依然是一个令人关注的挑战。
在低风速条件下，风力发电机转速较低，发电能力也相对较弱，因此需要一个高效的控制系统来提高发电机的性能。
本文将重点讨论低风速风力发电机的控制系统设计与优化。
在低风速条件下，风力发电机的控制系统需要解决以下几个关键问题：1. 转速控制：低风速条件下，风力发电机发电能力较弱，为了提高发电效率，控制系统需要实时监测风速并根据风速调整发电机的转速。
通过控制风力发电机的转速，可以使其在低风速条件下运行在最佳工作点，提高发电效率。
2. 帆片角度控制：发电机转动时，帆片的角度会影响发电机的输出功率。
在低风速条件下，通过控制帆片的角度，可以调整帆片的进出风角度，实现最大化的风能捕捉和转换。
因此，控制系统需要根据风速和转速的变化来调整帆片的角度，以优化发电机的性能。
3. 故障监测与维护：低风速条件下，发电机运行更加容易受到外部环境的影响，例如风向变化或者冰雪积聚等，可能导致发电机故障或性能下降。
因此，控制系统需要实时监测发电机的状态和运行情况，及时发现故障并提供维护建议，以保证发电机的稳定性和可靠性。
为了设计和优化低风速风力发电机的控制系统，以下几个方面值得关注：1. 传感器与数据采集：为了实现精确的风速和转速控制，控制系统需要具备可靠的传感器和数据采集模块。
通过精确测量风速和转速的数据，能够更好地调整帆片的角度和发电机的转速，以提高发电效率。
2. 控制算法与模型预测：针对低风速条件下的特点，需要研发新的控制算法和模型预测方法。
这些算法和方法能够通过实时监测和预测风速、转速和帆片角度等参数，提供最佳的控制策略，从而优化发电机的性能。
3. 建模与仿真：通过建立风力发电机的数学模型，并利用仿真软件进行模拟实验，可以提前评估不同控制策略的效果，减少试错成本。
微型风力发电技术的设计与优化
微型风力发电技术的设计与优化一、引言随着全球能源需求的增长和对可再生能源的关注度不断提高，风能逐渐成为重要的替代能源之一。
而微型风力发电技术作为一种简单、低成本的发电形式，吸引了越来越多的关注。
本文将探讨微型风力发电技术的设计与优化。
二、微型风力发电技术的原理微型风力发电技术基于风能转换为机械能，再进一步转化为电能的原理。
通过风力驱动风车叶片旋转，使风车轴上的发电机转子产生旋转。
旋转的发电机转子通过电磁感应原理产生电流，最终转换为电能输出。
三、微型风力发电机的设计与优化微型风力发电机的设计与优化过程中，主要考虑以下几个关键因素。
3.1 风机叶片设计与优化风机叶片的设计是微型风力发电技术的核心。
合理的叶片设计可以提高风机的转速和转矩，提高发电效率。
通过优化叶片的空气动力学性能，如风阻、升力和阻力的平衡，可以实现最佳转速。
3.2 风机轴承与传动系统设计微型风力发电机工作时需要承受较大的转矩和高速旋转。
因此，风机轴承的选择和设计至关重要。
优质的轴承可以降低机械摩擦损失，减少能量损耗。
此外，风机的传动系统设计也要考虑转速和转矩的传递效率。
3.3 发电机设计与优化发电机是微型风力发电系统中的核心设备，其性能直接影响发电效率和稳定性。
发电机的设计要考虑多种因素，如转速、输出电压和功率。
选择合适的发电机类型和优化设计参数能够实现高效能量转化。
3.4 控制设备与系统设计微型风力发电系统需要一套合理的控制设备和系统来保证其稳定工作。
控制设备可以实时监测风速和转速，并根据设定参数调整发电机的输出电流和电压，保持系统的稳定性和安全性。
四、微型风力发电技术的优化方法为了进一步提高微型风力发电技术的效率和稳定性，可以采用以下的优化方法。
4.1 利用数值模拟进行优化通过建立数值模型，可以模拟风速、叶片形状、发电机参数等多个因素对微型风力发电系统性能的影响。
通过对不同参数的模拟，可以找到最佳的设计参数，进而提高发电效率。
4.2 利用机器学习进行优化利用机器学习算法对微型风力发电技术进行优化，可以通过大数据分析和智能算法找到更优的设计参数和系统控制策略。
5kW的小型独立运行的风力发电系统设计
5kW的小型独立运行的风力发电系统设计一、风力发电的原理和特点原理：风力发电是利用风能来发电，而风力发电机组是将风能转化为电能的机械。
风轮是风电机组最主要的部件，由桨叶和轮毂组成。
桨叶具有良好的动力外形，在气流的作用下能产生空气动力是风轮旋转，将风能转化为机械能，再通过齿轮箱增速驱动发电机，将机械能转化电能。
然后在依据具体要求需要，通过适当的变换将其存储为化学能或者并网或者直接为负载供电。
特点：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。
风力发电系统一般由叶轮、发电机及齿轮箱(在直驱系统中已省去齿轮箱)、整流器、直流环节、逆变器等组成3、装机容量的计算：1.负载用电情况的计算负载功率：5kW；日总耗电量：5 kW×6h=30kWh；月总耗电量：30kWh×30=900kWh；年总耗电量：900kWh×12=10800kWh二.风力发电机组的选型风力机一般分为水平轴和垂直轴两种，垂直轴的风力机主要缺点是转矩脉动大，在遇到强风时不易调速。
现在的风力机主要是水平轴螺旋桨推进器型的。
水平轴风力机主要由风轮、回转体、调速机构、调向机构、手刹车机构、增速齿轮箱、发电机、塔架等部件所组成。
风轮由气动性能优异的叶片装在轮毂上所组成，风轮采用定桨距或变桨距两种，小型风力机以定桨距居多。
这里采用水平轴定桨距的。
1、产品介绍:5kw小型风力发电机系统，家用FD5.0-5000W加工定制：是型号：FD5.0-5000w额定功率：5000（W）W输出电压：220（V）风轮直径：5（m）m叶片数目：3片额定风速：8（m/s）m/s产品认证：CE额定转速：220转/分钟启动风速：3m/sm/s塔架类型：拉锁塔架2、产品特点:1）、起动风速低，风能利用率高；体积小，外型美观、运行振动低。
2）、安装采用人性化设计，方便设备安装、维护和检修。
微型风力发电机组的结构设计与性能优化
微型风力发电机组的结构设计与性能优化随着可再生能源的推广和应用，微型风力发电机组作为一种环保、可靠的发电设备，逐渐受到人们的关注和认可。
本文将就微型风力发电机组的结构设计和性能优化进行探讨。
一、微型风力发电机组的结构设计微型风力发电机组的结构设计是实现其高效发电的关键。
一般来说，微型风力发电机组主要由风轮、发电机、塔架和控制系统四个核心部分组成。
1. 风轮部分：风轮是微型风力发电机组最重要的组成部分，其设计应考虑到叶片的材料选择、叶片数量和形状、叶片的安装方式等因素。
最常见的叶片材料有铝合金、碳纤维复合材料等，叶片数量和形状的选择应根据实际使用环境的风速和风向来确定，以最大化风轮的转速和转动灵活度。
2. 发电机部分：微型风力发电机组常用的发电机有同步发电机和异步发电机两种。
同步发电机适用于稳定风速的环境，具有高效率和传动系统简单的优点；异步发电机则适用于风速变化较大的环境，具有较高的转速适应性。
选择合适的发电机类型，可以有效提高发电机组的整体发电效率。
3. 塔架部分：塔架主要用于支撑微型风力发电机组并使其能够自由转动。
塔架的高度、材料和设计结构直接关系到风轮得到充分的风能利用，传动系统的稳定性和发电机组的整体可靠性。
因此，在设计塔架时，应满足微型风力发电机组的高度和稳定需求，保证机组能够在各种气象条件下正常运行。
4. 控制系统部分：微型风力发电机组的控制系统起着至关重要的作用，它能够实现对发电机组的运行状态监测、风力输入的调节以及并网运行等功能。
控制系统设计应根据不同的需求选择合适的控制策略，以确保发电机组的安全运行和优化发电效果。
二、微型风力发电机组的性能优化微型风力发电机组的性能优化是实现高效能转换和最大化发电的关键。
以下几个方面是实现微型风力发电机组性能优化的重点：1. 风能转换效率的提升：通过优化风轮的叶片形状和数量、提高发电机的转速适应性以及增加风轮与发电机之间的传动效率，可以提高整个风能转换系统的效率，实现更高比例的风能转换为电能。
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小型风力发电机组系统优化设计
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要： 基于小型风力发电机组整个系统， 从风机的风轮、 发电机、 回转部分的设计， 风机的调速方法， 风
机的控制与变流问题， 风机的稳定问题等几方面探讨了如何优化设计小型风力发电机系统的方法。 关键词： 小型风力发电机； 独立运行； 系统优化设计 中图分类号： +$"% 文献标识码： , 文章编号： "(*" ’ -$)$ ! $##$ & #- ’ ##"- ’ #%
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点，有利于减少故障，降低制造成本。所 以，一般风力机制造厂家愿意采用此种调速 方式，但是它的设计计算比较复杂。 侧偏调速结构的影响因素是一个多元化 问题，其整个限速过程与以下参数有比较直 接的关系：风轮轴线和回转中心距、风轮旋 转平面和回转中心的距离、侧倾角、后倾 角、尾舵和风向的预偏角、尾舵重心位置及 重量、风轮压力系数、尾舵轴到回转轴的距 离。有经验的设计者可以先确定一些参数， 但也有一些参数必须通过计算机用人机对话 的形式进行人为调整计算。在优化计算前应 明了如下原则。 ! " # 增大侧偏角，可提高风轮开始侧偏的 风速。 !$# 增大后倾角，使侧偏后回位力矩增 加。 ! % # 增大偏心距，可以减少侧偏力矩的正 反馈，但起始侧偏力矩增加。 !&# 风轮旋转平面和回转中心的距离增 大，侧偏力矩正反馈增大。 !’# 尾舵距增大，可使侧偏后阻力臂增 加，从而增加动态回位力矩。 ! 风机的控制与变流 当风力发电机输出功率超过 $(( ) 时， 此时的发电量不仅可以供照明使用，还可以 逆变为 $$( * 的交流电供其它设备使用。为 方便使用和降低造价，将控制器和逆变器做 成一体较为合适。 普通逆变器不能输出稳定的电压，主要 原因是电压随蓄电池电压变化而波动，随载 荷变化而波动，波动范围往往超过要求。手 动调整变压器无法保证同步调压，变压器在 载荷变化时和起动电器时瞬时电压变化相当 大，这样就有可能对使用的电器造成损害。 由于现代集成电路有了很大的发展，可用单 片集成电路完成振荡、调宽稳压、短路保 护、欠压保护等多种功能，这样使线路简
易于成型、耐不同气候条件、不易变形、耐风 发电机及回转部分设计 一个先进系统的优化设计，应是全系统各 部分有机配合并达到综合优化，而决不是单一 的优化，所以在风力发电系统的设计中应尽量 采用一体化设计。回转体和发电机等最好做成 一体，这样由于结构上的互相依托联结，提高 了部件的疲劳强度和刚度，节约了原材料，减 少了工时费用，也降低了使用中的故障率。对 于对风的回转轴来讲，首先要有一定的阻尼， 同时还要保证对风灵活。 一般小型机组的风轮和电机都是直联的， 以做到转速低效率高，满足这一条件的最佳选 择是采用永磁发电机，因为永磁发电机在低转 速下也能发电，且结构简单，故障少，性能可 靠。但其也存在如下缺点： ! 起动阻力矩偏 高，使风力机在低风速时难于起动； "效率偏 低； #与风轮的动力配套性差； $ 外形尺寸及 安装方式欠佳； %造价偏高。 针对上述缺点，采取了如下技术改进措 施： !定子改为分数槽； "电机轴承密封改为 无摩擦阻力的迷宫式结构； #外壳改为端接固 定型式； $研制装配式切向磁路转子； %采用 计算机辅助设计和通过对多台不同设计参数的 样机的性能测定和技术经济性比较，优选最佳 设计，使风轮动力特性与发电机负载特性的匹 配效果较佳，同时造价又较低。 " 风机调速方法 一般来讲，风机常用的调速方法一是改变 风轮的迎风角度和面积，二是改变气流和叶片 间的角度。典型的方法有：风轮的侧偏、上仰 和变桨距。由于变距结构较为复杂，制造难度 大、费用高、故障率高，所以较实用的方法是 侧偏调速，它的尾舵不但起对风作用，同时也 具有配重作用。因此，我们这里只对侧偏调速 加以论述。 侧偏式调速具有结构简单、维护方便的特
单、易于调整，而且造价低，空载时功耗 小，转换效率高。换流控制器应有很强的短 时间过载能力，二三秒内可过载 & 倍的额定 功率，这样才能启动彩电、冰箱等这些感性 设备。 由于蓄电池的过充不能用电压来检测， 所以最好的防过充方法是恒压充电，应采用 集成元件完成开关并联稳压电路，譬如可以 采用调整大功率开关管对假负荷的导通角来 完成恒压充电，其开关频率要高一些，防止 对逆变器产生干扰。配用的耗能电阻值，应 对应风力机的最大出力。 " 风机的稳定问题 风机的稳定问题是一个广义的问题，决 不能只考虑系统的固有频率耦合，而不去考 虑系统多元控制环中的有关稳定问题。在一 台小型风力发电机组中，有许多控制属于闭 环控制，其中有各种反馈，任何环节处理不 当，都将造成实质上的系统振荡。一般来 讲，塔架、叶片系统固有频率应高于回转频 率，调速系统的控制过程也不应发生振荡， 这样不但需要调整参数，而且需要增加内阻 尼使系统趋于稳定。结构上尽可能采用大截 面模量的薄壳结构，建议采用复合套管结 构，要采取防应力集中的防疲劳设计。处理 好风力发电机组动态稳定问题至关重要，它 直接决定着机组的使用寿命。回顾过去成功 的小型风力发电机组的设计，就可以发现它 们的共同特点是简单，只有简单才可能做到 活动部件少，应力连续而无突变，才能延长 风力发电机组的使用寿命。
收稿日期： $##$ ’ #( ’ #( 作者简介： 郭洪澈 ! ")*$ ’ & ， 男， 讲师， 主要从事风力发电机组控制系统的研究。
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计，而优化的约束条件往往是追求风力发电机 从自然风中得到的输出功率的比例，即输出功 率系数 !" 最大，而对 !" 曲线的形状和匹配 特性不作追求。但是在实际应用中，对整个风 机来讲，曲线形状是非常重要的。在实际生产 中，叶片要便于制造且容易检测，同样也是重 要的优化条件。 风轮的设计应首先保证有一个宽的工作速 比范围，在尽可能保证高的气动效率的前提 下， !" 曲线顶部应平宽， !" 值大于 #$ % 的区 域应超过两个速比范围，这样就能使风轮和电 机有非常好的匹配特性。这样做对电机转速— 功率特性的要求低一些，便于电机生产，即便 在电机的磁性材料质量发生一些问题时，机组 出力也不会有大的影响。在风轮优化设计中主 要可以采取如下措施。 & ’ ( 采用有一定弯度的层流翼型，使气流 分离晚) 升阻比高) 叶片表面沿展向和弦向压力 梯度变化和缓，这样就给风轮的 !" 曲线顶部 宽且高带来可能。 & * ( 优化组合最佳弦长和安装角。在设计 中不是单纯依靠计算机设计 & 假定 !" 最大， 算出弦长分布和安装角分布 ( ，而是用计算机 进行数字模拟试验，人为地改变弦长和安装角 分布，而且安装角尽量是线性分布，叶片平面 形状尽量呈梯形，使之在便于制造的同时得到 较高的气动效率、宽的工作速比范围，并有一 个令人满意的起动特性。 & + ( 为使风轮能平稳地工作，应尽量采用 三叶片。由于弦长和安装角对风轮某半径处是 定值，这样两叶片和三叶片用材总宽度一样， 而两叶片厚度就要大一些，所以只要强度和刚 度足够，三叶片较两叶片节省材料，同时三叶 片提高了展弦比，有利于得到高的气动效率。 而更多的叶片数除了影响强度外，也会给制造 带来问题。 & % ( 叶片制造可以采用多种材料。试验证 明，用木材外粘环氧玻璃纤维最好，其特点是
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