风能的特点
①、风能的特点：风力的大小从地球表面起，随海拔的升高而增大。
②、为什么风力发电安装在高处的原因：随着海拔升高，地球表面与流动空气摩擦阻力的影响越来越小。只有当年平均风速大于5m/s时，风能的开发利用才有经济价值。
③、我国风能分布的特点：1.东南沿海及其岛屿是我国的最大风能资源区。2.新疆的东部、甘肃的北部和内蒙古中西部也是我国风能资源密集区。3.黑龙江和吉林两省的东部及辽东半岛沿海地区风能资源也很丰富。4.青藏高原北部、新疆北部、华北北部、内蒙古东部、东北的西北部和渤海、黄海沿海地区也属于风能资源较丰富地区。
④、噪音小原因：因为在风力发电机组的设计叶尖线速度不超过65m/s。
⑤、三叶片风轮的优点：三叶片风轮能提供最佳速率，使风力发电机组系统运行平稳，基本上消除了系统的周期载荷，可输出稳定的转矩。
⑥、风力发电机组的运行方式：1.恒频恒速运行方式。
2.变频恒速运行方式。
⑦、定桨距叶片：恒频恒速失速型机组采用定桨距叶片。⑧、变桨距叶片：用于变速恒频风力发电机组。
⑨叶片的结构：为了保证叶片具有一定的强度和刚度，节省材料减轻重量，叶片采用了由复合材料制成的薄壳结。
⑨、统计表明：叶片重量的增加与长度增加的三次方成正比。
⑩、风轮轮毂的结构由以下三个因素决定：1.叶片的数量。2.风机的调速方式，是采用固定浆距的失速调速方式，还是采用变桨距调速方式。3.叶片展长轴线与风轮轴垂直平面的夹角。
变桨距执行机构：1.平行轴齿轮驱动。2.垂直轴伞齿轮驱动。3.机械摇杆驱动。
变桨距驱动电机必须使用：伺服电动机。
传动链有以下四种方式：1.风轮轴完全独立结构。2.风轮轴半独立结构。3.风轮轴与齿轮箱轴结构。4.直驱型无齿轮箱结构。
风力发电机组主传动专用齿轮箱的主要结构有三种：1.三级平行轴圆柱齿轮。2.一级行星轮系加两级平行轴圆柱齿轮。3.两级行星轮系加一级平行轴圆柱齿轮。
主传动链的安装方式习惯上称：浮动支撑。
齿轮箱常采用飞溅润滑和强制润滑。
第一次换油应在首次投入运行500小时候进行，以后的换油周期为每运行5000-10000小时。为什么采用加热润滑油系统：这样低的温度将使润滑
油的粘度增大，是润滑泵效率降低，管道阻力增大，
导致齿轮箱内各润滑点的润滑状况恶化，可能是齿轮
箱寿命缩短甚至破坏，所以采用加热系统。
为什么采用冷却系统：这样的高温将会是润滑油的粘
度变稀，是油膜变薄承受能力降低，导致齿轮箱内各
润滑油点的润滑状况恶化，可能是齿轮箱的寿命缩短
或者破坏，所以采用冷却系统。
可逆原理:我们就是运用电机的可逆原理在风力发电
机总装调试时将发电机接成电动机驱动传动系统进
行台架调试的。
发电机空载三项电流中任何一项与三项平均值的偏
差应不大于三项平均值的百分之十。
目前国内外兆瓦级以上技术较先进的、有发张前景的
风力发电机组主要采用变速双馈型风力发电机组和
无齿轮箱永磁直驱型风力发电机组。
其余转子的专向和旋转磁场的转向相同，当转速略高
于旋转磁场的同步转速时，工作与发电状态，常用与
风力发电，当其转速低于旋转磁场的同步转速时，处
于电动机状态。
大型直驱发电机结构布置形式分内转子型和外转子
型。
为了减小制动力矩和结构尺寸，制动器通常安装在设
备的高速轴上，但对安全性要求较高的定桨距风力发
电机组，则应该将其安装在靠近风轮的低速轴上。
按照制动能量的传输方式，制动系统可分为机械式、
液压式。气压式和电磁式等。同时采用两种以上传递
能量方式的制动系统可称为组合式制动系统。
制动形式有三种：1.柔性加载方式。2.半刚性加载方
式。3.阶梯型加载方式。
风力发电系统的制动方式：在风力发电机组中，一般
同时提供空气动力制动和机械制动。
定桨距风力发电机组：实践证明,叶尖制动联合传动
系统中的高速轴机械制动形式比较好。
变桨距风力发电机组：顺浆距制动联合传动系统中得
高速轴机械制动形式最好，应优先采用。
液压技术的特点:1.优点，可实现大范围的无级调速、
调速范围2000:1 2.缺点，不能得到严格的传动比。
定桨距风力发电机组的液压系统：通常由两个压力保
持回路组成，一路通过蓄能器供给叶尖扰流器，另一
路通过蓄能器供给机械刹车机构。
偏航系统的主要功能包括：1.当风速小于额定风速，
风轮处于迎风状态，充分捕获风能，提高风力发电机
组的发电效率。2.当风速超过额定风速后，使风力发
电机的风轮偏离迎风状态，降低风轮传速提供调速功
能。3.当风速超过风力发电机的切出风速时，使风轮
平行顺风，降低风轮传速提供安全保护作用。4.提供
必要的阻尼力矩和锁紧力矩，以保障风里发呆呢机组
的稳定安全运行。5.自动解缆。
对于并网型风力发电机组来说，通常都采用主动偏航
的齿轮驱动形式。
偏航驱动装置:电动机驱动和液压马达驱动。
偏航轴承是外齿圈的为外齿驱动。
塔架的刚度:塔架的固有频率f>kn的成为硬塔，硬塔
使用材料多造价太高。塔架的固有频率n 软塔，软塔使用材料多价格贵。塔架的固有频率f 称为甚软塔，目前使用最普遍。主要是因为甚软塔不 容易发生共振，而且成本低。 塔架硬度强度越大，塔架越软刚度越柔。塔架的刚度 决定与塔架的高度和直径的比值，该比值越高塔架越 柔。 塔架的结构形式：1.钢圆筒形塔架：优点、美观大方， 上下塔架安全可靠。2.多边形全拼装塔架。3.桁架结 构塔架。4.混凝土结构塔架。 钢圆筒形塔架：1.直圆柱形塔架。2.阶梯圆柱形塔架。 3.圆锥形塔架。 风力发电机组的控制方式是：控制方法基于现行化模 型以实现最佳叶尖速比的跟踪，利用风速测量值或电 功率测量值进行反馈控制。 风力发电机组的控制目标：1.控制系统应保持风力发 电机组的安全可靠运行，同时高质量的将不断变化的 风能转化为频率、电压恒定的交流电送入电网。2. 控制系统采用计算及控制技术实现对风力发电机组 的运行参数、工作状态进行监控、显示及故障处理， 并完成对机组最佳运行状态的管理和控制。3.利用计 算机只能控制技术实现机组的功率优化控制。将定桨 距恒速风力发电机组，主要是进行软切入、软切出及 功率因数补偿控制，对变桨距变速风力发电机组，主 要进行最佳叶尖速比和额定风速以上的恒功率控制。 4.在大于启动风速并且传速达到并网传速的条件下 风力发电机组能自动启动、软切入自动并网，保证冲 击电流小于额定电流。 风电控制系统的组成：1.电网的远程控制系统。2.风 电场集中控制系统。3.风力发电机组的控制系统。 双馈型发电机控制系统的运行分为两个阶段：1.同步 阶段。2.运行阶段。 通信方式:异步串行通讯方式。2.调制解调器方式。 变流器：它包括整流器、逆流器和变频器等。 火力发电： 火电厂是利用煤、石油、天然气作为燃料生产电能的工厂，它的基本生产过程是：燃料在锅炉中燃烧加热水使成蒸汽，将燃料的化学能转变成热能，蒸汽压力推动汽轮机旋转，热能转换成机械能，然后汽轮机带动发电机旋转，将机械能转变成电能 火电的缺点 火电需要燃烧煤、石油等化石燃料。一方面化石燃料蕴藏量有限、越烧越少，正面临着枯竭的危险。据估计，全世界石油资源再有30年便将枯竭。另一方面燃烧燃料将排出二氧化碳和硫的氧化物，因此会导致温室效应和酸雨，恶化地球环境。 水力发电： 以水具有的重力势能转变成动能的水冲水轮机，水轮机即开始转动，若我们将发电机连接到水轮机，则发电机即可开始发电。如果我们将水位提高来冲水轮机，可发现水轮机转速增加。因此可知水位差愈大则水轮机所得动能愈大，可转换之电能愈高。这就是水力发电的基本原理。能量转化过程是：上游水的重力势能转化为水流的动能，水流通过水轮机时将动能传递给汽轮机，水轮机带动发电机转动将动能转化为电能。因此是机械能转化为电能的过程。由于水电站自然条件的不同，水轮发电机组的容量和转速的变化范围很大。通常小型水轮发电机和冲击式水轮机驱动的高速水轮发电机多采用卧式结构，而大、中型代速发电机多采用立式结构。由于水电站多数处在远离城市的地方，通常需要经过较长输电线路向负载供电，因此，电力系统对水轮发电机的运行稳定性提出了较高的要求：电机参数需要仔细选择；对转子的转动惯量要求较大。所以，水轮发电机的外型与汽轮发电机不同，它的转子直径大而长度短。水轮发电机组起动、并网所需时间较短,运行调度灵活,它除了一般发电以外，特别适宜于作为调峰机组和事故备用机组。 水电的缺点 水电要淹没大量土地，有可能导致生态环境破坏，而且大型水库一旦塌崩，后果将不堪设想。另外，一个国家的水力资源也是有限的，而且还要受季节的影响。 太阳能发电 利用太阳能发电的方法有三种: 其一为利用光电池，直接将日光转换为电流。（也称光伏发电） 基本原理就是“光伏效应”光子照射到金属上时，它的能量可以被金属中某个电子全部吸收，电子吸收的能量足够大，能克服金属内部引力做功，离开金属表面逃逸出来，成为光电子。“光生伏特效应”，简称“光伏效应”。指光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。它首先是由光子（光波）转化为电子、光能量转化为电能量的过程；其次，是形成电压过程。有了电压，就像筑高了大坝，如果两者之间连通，就会形成电流的回路。光伏发电，其基本原理就是“光伏效应”。太阳能专家的任务就是要完成制造电压的工作。因为要制造电压，所以完成光电转化的太阳能电池是阳光发电的关键。太阳能电池，通常称为光伏电池。目前的主要的太阳能电池是硅太阳能电池。用的硅是“提纯硅”，其纯度为“11个9”，比半导体或者说芯片硅片“只少两个9”；又因为提纯硅结晶后里头 风力发电机的基础知识 一、风的认知 从某一个角度讲，风是太阳能的一种表现形式。 1.风的成因： ①地球的自转 ②温差: 地球表面的不同状态对太阳的吸热系数以及放热系数不同从而造成空气之间温度的差异，而导致风的形成。(如水面比地面的吸热慢,放热也慢)。 2.风的运动轨迹 风在遇到障碍物后，都会形成湍流。 二、风力发电机 风力发电机是一种将风能转换为电能的一种发电装置，实现风能转换成机械能，再由发电机把机械能转换成电能的过程。 1.风力发电机的技术原理 三相三相不控桥整流蓄电池 (1)发电机为三相(即三根线)，输出三相应该是相互导通的,两根引出线的电阻是相同的,任意两根线一打是会出现火花。 (2)12V蓄电池充满电之后,电压会上升，一般蓄电认为电池充满在13.8V~14.5V之间。用风力充电,蓄电池电压都会高,1.1V~1.3V为额定电压，多种蓄电池工作状态选择是不一样的。10.2V切入逆变器。 发电机频率的监控,控制器增加监控点,电压信号选择保护。 2.风力发电机实际上是一个由风机叶片、发电机及尾舵组成的机组。 (1)最理想的叶片 叶片扫风面积越大，接受风能则越大。叶片侧面叶型的不同设计，可提高转速，减小阻力。 叶片理论极限值CP(max)=0.593 P∝SρO3 *cp (目前,大风机叶片实际做出来最理想的CP值为0.48,小风机为0.48~0.36,而HY系列的叶片CP值可做到0.42。) （2）高效能的发电机 发电机效率： 大型发电机0.95 小型发电机0.6~0.5 整机转化效率：整机转化效率= 气动效率(CP值) * 发电机效率 三、风力发电机的特点 风是一种随机能源,我们要利用风能发电，便要捕捉风能。而风能可以无限大,在这种特性下，如果不作限速，即使再优良的风机也会被损 坏。现在风机一般利用于发电的，都是在3M/S~60M/S输出空间。 一般采用以下几种限速装置： （1）变浆距（离心变浆距） 这是目前较先进的叶片控制方式，当大风来时，调型叶片，形成阻力，使风能大部分消耗在叶尖，限制能量输出。 （2）折尾 （3）机头上昂（或上侧昂）：风大时向上推动，避让风。 以上三种叶片控制方式均有可靠性较差、较容易磨损风机相关部件的缺点。 变速恒频双馈风力发电机的原理和优点研究 变速恒频发电技术 变速恒频发电技术是一种新型风力发电技术，其主要优点在于风轮以变速运行。这一调速系统和变桨距调节技术环节结合起来，就构成了变速恒频风力发电系统。其调节方法是：起动时通过调节桨距控制发电机转速；并网后在额定风速以下，调节发电机的转矩使转速跟随风速变化，保持最佳叶尖速比以获得最大风能；在额定风速以上，采用失速与桨距双重调节、减少桨距调节的频繁动作，限制风力机获取的能量，保证发电机功率输出的稳定性和良好的动态特性，提高传动系统的柔性。上述方式目前被公认为最优化的调节方式，也是未来风电技术发展的主要方向。其主要优点是可大范围调节转速，使风能利用系数保持在最佳值；能吸收和存储阵风能量，减少阵风冲击对风力发电机产生的疲劳损坏、机械应力和转矩脉动，延长机组寿命，减小噪声；还可控制有功功率和无功功率，改善电能质量。尽管变速系统与恒速系统相比，风电转换装置中的电力电子部分比较复杂和昂贵，但成本在大型风力发电机组中所占比例并不大，因而大力发展变速恒频技术将是今后风力发电的必然趋势。 目前，采用变速恒频技术的风力发电机组，由于采用不同类型的发电机，并辅之相关的电力电子变流装置，配合发电机进行功率控制，就构成了形式多样的变速恒频风力发电系统。主要有以下几类：鼠笼型异步发电机变速恒频风力发电系统、绕线式异步发电机变速恒频风力发电系统、同步发电机变速恒频风力发电系统、双馈发电机变速恒频风力发电系统。其中，由双馈发电机构成的变速恒频控制方案是在转子电路实现的，采用双馈发电方式，突破了机电系统必须严格同步运行的传统观念，使原动机转速不受发电机输出频率限制，而发电机输出电压和电流的频率、幅值和相位也不受转子速度和瞬时位置的影响，变机电系统之间的刚性连接为柔性连接。基于诸多优点，由双馈发电机构成的变速恒频风力发电系统已经成为目前国际上风力发电方面的研究热点和必然的发展趋势。 风力发电机介绍 目录 1. 风力发电发展的推动力 2.风力发电的相关参数 2.1.风的参数 2.2.风力机的相关参数（以水平轴风力机为例） 3.风力机的种类 3.1.水平轴风力机 3.2.垂直轴风力机 4.水平轴风力机详细介绍 4.1.风轮机构 4.2.传动装置 4.3.迎风机构 4.4.发电机 4.5.塔架 4.6.避雷系统 4.7.控制部分 5.风力发电机的变电并网系统 5.1.（恒速）同步发电机变电并网技术 5.2.（恒速）异步发电机变电并网技术 5.3.交—直—交并网技术 5.4.风力发电机的变电站的布置 6.风力发电场 7.风力机发展方向 1. 风力发电发展的推动力： 1) 新技术、新材料的发展和运用； 2) 大型风力机制造技术及风力机运行经验的积累； 3) 火电发电成本（煤的价格）上涨及环保要求的提高（一套脱硫装置价格相当 一台锅炉价格）。 2. 风力发电的相关参数： 2.1. 风的参数： 2.1.1. 风速： 在近300m的高度内，风速随高度的增加而增加，公式为： V：欲求的离地高度H处的风速； V0：离地高度为H0处的风速（H0=10m为气象台预报风速的高度）； n：与地面粗糙度等因素有关的指数，平坦地区平均值为0.19～0.20。 2.1.2. 风速频率曲线： 在一年或一个月的周期中，出现相同风速的小时数占这段时间总小时数的百分比称风速频率。 图1：风速频率曲线 2.1. 3. 风向玫瑰图(风向频率曲线)： 在一年或一个月的周期中，出现相同风向的小时数占这段时间总小时数的百分比称风向频率。以极座标形式表示的风向频率图叫风向玫瑰图。 图2：风向玫瑰图 风力发电的发展及优势分析 摘要：为解决传统能源污染环境较严重及其利用率不足的问题，各国均大力倡导开发新能源，发展低碳电力。风能作为一种无污染、可再生、占地少、开发利用技术成熟的新能源，在世界各国得到了发展和利用。阐述了中国的风电发展现状，回顾了世界风电的发展，从环境、经济、产业等方面与其他部分发电方式对比，分析风电的优势。 关键词：风力发电、发展、综述、优势 引言：风能是一种洁净的、储量极为丰富的可再生能源，受化石能源日趋枯竭、能源供应安全和保护环境等的驱动，自20世纪70年代中期以来．世界主要发达国家和一些发展中国家都重视风能的开发利用。风能将是21世纪最有发展前景的绿色能源，是人类社会可持续发展的主要新动力源。尽管我国近几年风力发电年增长都在50％左右，但装备制造水平与装机总容量与发达国家还有较大差距。我国现有风电项目的设备98％是进口的，有一半资金利用的是国际组织和外国政府的赠款或贷款。从我国的风电发展道路看我们还处于技术示范阶段。从国产机组商业化发展途径看，我们正在技术示范的开始阶段。风电相比于目前处于主导地位的火电、水电、核电有其优势的一面，文章中将进行具体分析。 1、风能 风是地球上的一种自然现象，它是由太阳辐射热引起的。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 2.74X109MW，其中可利用的风能为2X107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。目前世界环境情况正在日益恶化，其中，利用煤炭、天然气、石油等燃料发电所产生的温室效应是一个重要因素，而核能发电则面临核废料的处理问题，不利于环境保护。随着世界性能源危机的加剧和全球环境日趋污染，许多国家都更加重视洁净的新能源和可再生能源的研究、开发和利用。风能作为清洁、可再生能源具有许多优点：取之不尽、用之不竭、就地可取、不需运输、分布广泛、分散使用、不污染环境、不破坏生态、周而复始、可以再生。就世界范围而言，风力发电是新能源领域中技术最成熟、最具规模开发和商业化发展前景的发电方式之一。风力发电几乎不消耗矿物质和水资源，与常规燃煤、燃油发电方式相比，具有可减排烟尘及污染物、调整改善电力工业结构、推进技术进步等各种优点，风力发电的经济指标逐渐接近清 风能是最具商业潜力、最具活力的可再生能源之一，使用清洁，成本较低，取用不尽。风力发电具有装机容量增长空间大，成本下降快，安全、能源永不耗竭等优势。风力发电在为经济增长提供稳定电力供应的同时，可以有效缓解空气污染、水污染和全球变暖问题。在各类新能源开发中，风力发电是技术相对成熟、并具有大规模开发和商业开发条件的发电方式。风力发电可以减少化石燃料发电产生的大量的污染物和碳排放。大规模推广风电可以为节能减排做出积极贡献。在全球能源危机和环境危机日益严重的背景下，风能资源开始受到普遍关注。风力发电规模化发展给风力发电装备制造业提供了广阔的市场空间和前景。 优点 风能为洁净的能量来源。内蒙古草原上的风力发电机风能设施日趋进步，大量生产降低成本，在适当地点，风力发电成本已低于发电机。风能设施多为不立体化设施，可保护陆地和生态。风力发电是可再生能源，很环保。 缺点 风力发电在生态上的问题是可能干扰鸟类，如美国堪萨斯州的松鸡在风车出现之后已渐渐消失。目前的解决方案是离岸发电，离岸发电价格较高但效率也高。 在一些地区、风力发电的经济性不足：许多地区的风力有间歇性，更糟糕的情况是如台湾等地在电力需求较高的夏季及白日、是风力较少的时间；必须等待压缩空气等储能技术发展。风力发电需要大量土地兴建风力发电场，才可以生产比较多的能源。 进行风力发电时，风力发电机会发出庞大的噪音，所以要找一些空旷的地方来兴建。现在的风力发电还未成熟，还有相当发展空间。 优点 风能为洁净的能量来源。 风能设施日趋进步，大量生产降低成本，在适当地点，风力发电成本已低于发电机。 风能设施多为不立体化设施，可保护陆地和生态。 风力发电是可再生能源，很环保。 缺点 风力发电在生态上的问题是可能干扰鸟类，如美国堪萨斯州的松鸡在风车出现之后已渐渐消失。目前的解决方案是离岸发电，离岸发电价格较高但效率也高。 在一些地区、风力发电的经济性不足：许多地区的风力有间歇性，更糟糕的情况是如台湾等地在电力需求较高的夏季及白日、是风力较少的时间；必须等待压缩空气等储能技术发展。 风力发电需要大量土地兴建风力发电场，才可以生产比较多的能源。 进行风力发电时，风力发电机会发出庞大的噪音，所以要找一些空旷的地方来兴建。 现在的风力发电还未成熟，还有相当发展空间。 小型风力发电机毕业设计 摘要 基于开发风能资源在改善能源结构中的重要意义，本论文对风力发电机的特性作了简要的介绍，且对风力发电机的各种参数和风力机类型作了必要的说明。在此基础上，对风力发电机的原理和结构作了细致的分析。首先，对风力发电机的总体机械结构进行了设计，并且设计了限速控制系统。本课题设计的是一种新型的立式垂直轴小型风力发电机，由风机叶轮、立柱、横梁、变速机构、离合装置和发电机组成。这种发电机有体积小、噪音小、使用寿命长、价格低的特点，适合在有风能资源地区的楼房顶部，供应家庭用电，例如照明：灯泡,节能灯；家用电器:电视机、收音机、电风扇、洗衣机、电冰箱。 关键词：风力发电限速控制系统小型风力发电机 Abstract Exploiting wind energy resources is of great significance in improving energy structure. In the discourse，the characters of wind generator are introduced briefly，while parameters and types of wind generators are also narrated. Base on these，the theory and constitution of the wind generator are meticulously analyzed. Firstly，Has carried on the design to wind-driven generator's overall mechanism, And has designed the regulating control system. What I design is one kind of new vertical axis small wind-driven generator, by the air blower impeller, the column, the crossbeam, the gearshift mechanism, the engaging and disengaging gear and the generator is composed. This kind of generator has the volume to be small, the noise is small, the service life is long, the price low characteristic, suits in has the wind energy resources area building crown, the supply family uses electricity, For example illumination: The light bulb, conserves energy the lamp; Domestic electric appliances: Television, radio, electric fan, washer, electric refrigerator. Key words：Wind power generation, Regulating control system, Small wind-driven generator Safety is the goal, prevention is the means, and achieving or realizing the goal of safety is the basic connotation of safety prevention. （安全管理） 单位：___________________ 姓名：___________________ 日期：___________________ 论风力发电及风力机械特性(新 版) 论风力发电及风力机械特性(新版)导语：做好准备和保护，以应付攻击或者避免受害，从而使被保护对象处于没有危险、不受侵害、不出现事故的安全状态。显而易见，安全是目的，防范是手段，通过防范的手段达到或实现安全的目的，就是安全防范的基本内涵。 全球经济增长对能源需求日渐强烈，我国作为人口大国和工业大国，对能源的需求和能源短缺之间的矛盾日渐尖锐，石油市场的竞争耗费了我国大量人力物力，我国为了保证石油供应的稳定付出了巨大的代价。为了缓解能源供应紧张，我国对于可再生能源的重视程度逐渐加大，可再生能源占能源消耗的比例总比例也就见增大。作为清洁能源的重要组成部分，风力发电拥有巨大的发展潜力，是关乎国家能源环境未来的重要技术。本文就风力发电和锋利机械的特性进行简单探索，意在实现对风力机械的精确控制和对风力资源利用率的提高。 风力发电除了具有可再生的优势之外，还具有清洁无污染的特点，对比火力发电和核电，风力发电无排放。在几十年的经济建设中我们犯了很多错误，对环境无节制的利用和破坏导致了大自然的报复，雾霾、沙尘暴等等就是最直接的例子。从地理上研究，我国处于亚热带季风气候，全年大部分地方都有很强的劲风，而且我国幅员辽阔，有着大面积的丘陵和平原，对于风力发电需要的大面积风车群提供了广 风力发电优点 1、一千七百多年前我国就出现风车，小型风机主要应用在无电地区，如内蒙古自治区的牧民照明、看电视。大型风机是从国外引进或部分引进技术，它造价高，是小水电造价的3-4倍，它巨大机身运输时需要4级公路，20长的集装箱车，200吨大吊车，所以它运输、安装费用高。而且要求风力资源非常好的地方才能投资，它上网电价受到政策的扶持，如东山岛风电上网电价是0.75元/度。所以限制了它的发展速度。 2、风力发展只有走进市场，开发与小水电造价相当水平的形式方有可能快速发展起来。所以本人始终为这个目标努力探索。要设计研究开发过程中，选择最经济的方案。 3、发电经济指标概念，一度电一元含义：一元钱卖来的设备，在一年内能发出一度电，上网电价0.33元/度，也就三年可回收投资成本，若加上生产成本和税收 0.08元/度。则需要四年回收投资成本。这是以民间投资来算法。若风电有国家的银行的贷款，返还年限十年，则上网电价0.20元/度，还是人有利可图，可以投资的。 4、风力发电为何步履坚难：它是一个综合性技术很强的项目，它涉及：电机学、空气动力学、材料力学、自动控制、微电脑应用、机械系统工程、电力系统工程。我也是经过多少次失败和弯路，才到达这个终点。 5、古人说隔行如隔山，一个人那能知道这么多行的技术，只要有一个环节人们不了解就会怀疑这项技术的可行性。所以我找过许多投资者，他们有的是自己找上门的，但他们了解之后就退缩了。技术复杂性、难点多。他们非要看到发电机发电并从电力公司到钱，并证明是有利可图，方愿意投资。 6、本设计方案是可以为国家节约可观的资金。若用风力发电量补充电力的5%空缺，按目前传统投资方案需要四千亿元，而用我的方案只要投资一千亿元，可节约三千亿元，可建造一个长江三峡电站。 7、目前缺电局面，疯狂发展火电厂，带来严重的环境污染，火电站而且用是的劣质煤。我国已有70%的国地受到酸雨的影响，水体酸化会改变水生生态，而土壤酸化会使土壤贫瘠化，导致陆地生态系统的退化。大家应该大力宣传使用绿色能源 8、我国用至少五千亿的外汇购买原油。苏淅两省工厂缺电上千万千瓦，一天有电一天没有电，用柴油机发电，严重影响产品质量和定单。一度电能带来五元的工业产值。目前电力缺口10%：二千万千瓦，发展风力发电意义非常重大。 9、以电代替天燃气起家万家，可节约外汇，又经济，因为十度的电与一公斤的天燃气相当热量，一度电0.5元与的一瓶75元天燃气价值相当，电磁炉的热效率普遍高于80％，有的可达到90％。它卫生、清洁，环保。传统的煤炭、石油气、煤气在燃烧时，大量未充分燃烧的杂质散落到空气中，同时释放出一氧化碳、二氧化硫等有害物质对导室、环境污染很大，影响人体健康；。我国一年进口原油一点二亿吨需要四、五千亿外汇，今天什么都没有听到节约外汇的宣传？ 风电企业中上市公司介绍 第一类从事或参股风力发电设备生产的个股.如金风科技（002202）,东方电气（600875）,华仪电气（600290）,湘电股份（600416）,长征电气（600112）,银星能源（000862）,上海电气（601727）,特变电工（600089）. 第二类从事风力发电设备零部件生产的个股.如长城电工（600192）,泰豪科技（600590）,汇通集团（000415）,鑫茂科技（000836）,天奇股份（002009）,汇通集团（000415）,天威保变（600550）,棱光实业（600629）,中材科技（002080）,九鼎新材（002201）,方圆支承（002147）, 天马股份（002122）,宁波韵升（600366）,中科三环（000970）. 第三类承建风力发电项目的个股.如海油工程（600583）. 第四类经营风力发电场发电业务的个股,以电力股居多.如广州控股（600098）,金山股份（600396）能热电（600578）,汇通能源（600605）,申华控股（600653）,国电电力（600795）粤电力A（000539）,宝新能源（000690）,吉电股份（000875）. 各企业基本情况： 1,金风科技（002202）:国内最大风力发电机组整机制造商,公司在08年实现了业绩连续第八年的100％增长,公司产品在07年国内新增风电装机容量中占25.1％,国内排名第一.公司在整机制造与销售的基础上,拓展了风电技术服务和风电场开发与销售的盈利模式,提升了公司的综合竞争实力.成功研制国内第一台海上1.5MW风机.截至08年11月公司待执行的在手订单有750kW机组817台,1.5MW机组1221台,此外公司还有已经中标但未签订正式协议的订单910.5MW,相当于607台1.5MW机组.预计公司08年结算750kW风机840台,1.5兆瓦风机500台.未来两年我国风电装机容量仍将保持高速增长,风电机组的市场空间将继续扩大 2,东方电气（600875）:集风电,核电,水电,火电设备制造于一身的龙头.2007年公司产出风电机208台,2008年预计1.5MW机型产量将达800台,成为08年国内风电设备最大供应商.09年年产将达到1200台.公司风电方面在手订单200亿元,拥有1MW,1.5MW,2.5MW,3MW涵盖了双馈式,直驱式,半直驱式产品系列的研发能力,2008年预计1.5MW机型产量将达800台,成为国内风电设备最大供应商,预计2009年风电机组将达到1200台.风电项目达产后,未来将形成双馈式1.5兆机组2000台以上,1兆和2.5兆机组500台以上;直驱1.65兆500台以上的生产能力. 3,华仪电气（600290）:全资子公司乐清华仪风能开发公司持有浙江华仪金风风电49％股份,国内风电设备老大新疆金风科技持有另外51％股份.华仪电气计划08年-09年完成开发1.2MW,1.5MW风电机组,装机容量达12万kW;2010年开发风场装机容量25万kW,实现工业总产值15亿元.08年6月,公司与华能新能源签订<<战略合作协议>>,在全国范围内就风场建设及风力发电:开发,建设,风力发电设备及所需配套电器设备供应,使用等方面全面合作并形成长期战略伙伴关系.08年7月,公司与吉林省发改委签订风电合作开发协议,共同打造通榆风电装备制造基地,设立风电设备制造企业,主要产品为1.5兆瓦风机整机,年配套能力50万千瓦,09年5月投产.支持全省特别是通榆境内风电开发企业选用该项目所产风电设备.同时建设华仪通榆风电园区,总建设规模70万千瓦（包括1.5兆瓦风机整机项目在内）,并将继续扩大建设规模. 摘要 基于开发风能资源在改善能源结构中的重要意义，本论文对风力机的特性作了简要的介绍，且对风力机的各种参数和风力机类型作了必要的说明。在此基础上，对风力发电机的原理和结构作了细致的分析。首先，对风力发电机的总体机械结构进行了设计，并且设计了限速控制系统。本课题设计的是一种新型的立式垂直轴小型风力发电机，由风机叶轮、立柱、横梁、变速机构、离合装置和发电机组成。这种发电机有体积小、噪音小、使用寿命长、价格低的特点，适合在有风能资源地区的楼房顶部，供应家庭用电，例如照明：灯泡,节能灯；家用电器:电视机、收音机、电风扇、洗衣机、电冰箱。 其次，在老师的帮助下制作了限速控制的模型。通过模型验证了小型垂直式风力发电机限速控制系统总体方案在实践中的效果，并且验证了程序是否正确，以及电路的设计是否合理。 最后，模型验证的结果表明我设计的限速控制系统方案可行，程序正确，电路设计合理。为该类型风力发电机的设计和商品生产提供了理论依据。 关键词：风力发电；限速控制系统；小型风力发电机；小型垂直轴风力发电机。 Abstract Exploiting wind energy resources is of great significance in improving energy structure. In the discourse，the characters of wind generator are introduced briefly，while parameters and types of wind generators are also narrated. Base on these，the theory and constitution of the wind generator are meticulously analyzed. Firstly，Has carried on the design to wind-driven generator's overall mechanism, And has designed the regulating control system. What I design is one kind of new vertical axis small wind-driven generator, by the air blower impeller, the column, the crossbeam, the gearshift mechanism, the engaging and disengaging gear and the generator is composed. This kind of generator has the volume to be small, the noise is small, the service life is long, the price low characteristic, suits in has the wind energy resources area building crown, the supply family uses electricity, For example illumination: The light bulb, conserves energy the lamp; Domestic electric appliances: Television, radio, electric fan, washer, electric refrigerator. Secondly，I have manufactured the regulating control model. Through model verification small perpendicular wind-driven generator regulating control system overall concept effect in reality, and has confirmed the procedure to be whether correct, as well as electric circuit's design to be whether reasonable. Finally，Model verification's result indicated I design the regulating control system plan is feasible, the procedure is correct, the circuit design is reasonable. It provides according as theory for qualitative design and commercial manufacture of this type of wind generator. Key words：Wind power generation；Regulating control system；Small wind-driven generator；Small vertical axis wind-driven generator. 风力机的性能指标 风的动能与速度的平方成正比。当一个物体使空气速度变慢时，空气中的动能部分转变成物体上的压力能。整个物体上的压力就是作用在这个物体上的力。功率是力和速度的乘积，这也可用于风轮的功率计算。因风力与速度的平方成正比，所以风的功率与速度的三次方成正比。如果风速增加一倍，风的功率便增加为原来功率的8倍。这在风力机中是一个极为重要的概念。风力机的风轮是从空气中吸收能量的，而不是像飞机螺旋桨那样，把能量投入到空中去。所以当风速增加1倍时，风轮从气流中吸收能量要增加为原来的8倍。当风速增大3倍时，吸收的能量增大到原来能量的27倍。在确定风力机的安装位置和选择风力机型号时，都必须考虑这个因素。 可以利用下述的公式表示风力机风轮从风中吸收的功 率。即：P=1 2C p A d pv1 3 式中P：风轮输出功率，单位为W； C p：风能利用系数； A d：风轮扫掠过的面积，单位为m2； p: 空气密度，单位为kg/m3; v1: 风速，单位为m/s。 当空气遇到一个固体物，就会产生绕流，正如气流绕过汽车运动一样。当空气接近一部分实度的物体，如旋转的风轮时，有部分空气从其周围流过，风轮从通过它的气流中吸收功率，并使之减速。正如书54页图4-12所示为风力机风轮前方的气流是怎样通过风轮的。开始时，流管小于风轮直径，风朝向风轮方向，流管逐渐增大，到风轮处，和风轮一样大，这时，风轮从风中吸收部分气流功率，这个功率除以一个和风轮同样大小的圆盘上通过的未扰动空气的功率，叫做风轮的功率因子，即风轮的风能利用系数，用C p表示，因为有部分空气从风轮旁边流走，所以效率总是小于1. 根据物理学原理，贝兹已证明了通过风力机的最大效率不会超过59.3%。当然，这是对没有叶尖端板的水平轴风力机而言的。如果在风轮周围放一个锥形罩，风轮效率可能大于59.3%。书54页图4-13所示为几种典型风轮的风能利用系数C p。叶片的风轮旋转速度快，C p值高，尖速比5或6时C p值可达0.47。同样地，达理厄式风轮在尖速比为6时，C p 最大值约为0.35。在理想的情况下，设计很好的叶片，风轮吸收的功率也达不到59.3%。另外，齿轮箱、传动链、发电机均有机械损失或电气损失，这些因素降低了风力机的实际效率。 通过温度计和气压计测试出实验地点的环境温度和大气压，由下式计算出空气密度，即 风力发电原理及现状 摘要:能源短缺和地球生态环境污染已经成为人类面临的最大问题。节能减排，寻找可再生的清洁能源，已经是能源发展的必然趋势。风能，作为21世纪可再生的清洁的新能源，已被人们广泛地关注。随着电力技术的不断进步及风能产业的不断发展，风能将给人们带来无尽的财富。本文介绍了风力发电的原理，风能的利用形式，以及国内外风能发展情况。 关键词：能源；风力发电；原理；优缺点；现状； Abstract: Nowadays, we are facing a major problem on the shortage of energy and the pollution of the earth's ecological environment. It is an inevitable trend to save energy and reduce emission. We are eager to look for some new energy. And wind energy, as a renewable clean energy in twenty-first Century, has been widely concerned by people. With the development of wind energy industry, it will give us endless fortune. This essayfocuses on the principle of wind energy, the use of wind energy, and the current situation of wind energy internal and enternal. Keywords: power; wind energy; principle; advantages; present situation 正文： 能源短缺和地球生态环境污染已经成为人类面临的最大问题。本世纪初进行的世界能源储量调查显示，全球剩余煤炭只能维持约216年，石油只能维持45年，天然气只能维持61年，用于核发电的铀也只能维持71年。另一方面，煤炭、石油等矿物能源的使用，产生大量的CO2、SO2等温室气体，造成全球变暖，冰川融化，海平面升高，暴风雨和酸雨等自然灾害频繁发生，给人类带来无穷的烦恼。根据计算，现在全球每年排放的CO2已经超过500亿吨。我国能源消费以煤为主，CO2的排放量大约占世界的25%，位居世界第一，所以减少排放CO2、SO2等温室气体，已经成为刻不容缓的大事。推广可再生能源是今后的必然趋势。 风能，随着地球大气的往复运动，周而复始地循环，几十亿年内不会枯竭，因此我们把它们称为可再生能源。风力发电，作为21世纪可再生的清洁的新能源，已被人们广泛地关注。风力发电是新能源中技术中相对成熟的、较具规模开发条件和商业化发展前景的发电方式之一。风力发电区别于传统的火力发电，它所用的资源是取之不尽而用之不竭的。所以我们更加需要利用好这大自然给予我们的恩赐。 风能利用形式，主要有两大类： 1.直接利用风能：直接利用风能驱动设备，也就是我们俗话说的风车。它在农村中经常还能见到用来灌溉农田的装置。这是一种最朴素的风能利用方式，也是最实在的。 2.间接形式：即将风能转化为电能。电能可谓是18，19世纪最伟大的发现，如今，电能可以被我们利用到世界的各个角落。风力发电，通过电网传输到需要的地方，这便间接地利用了风能。虽说过程要比风车复杂，但他的应用范围有了质的飞跃。 风力发电原理 风力发电的原理，其实和其他的发电方式都是一样的，总归是让发电机的轴“动起来”，从而切割磁感线自由电子因受到洛仑兹力，而出现了定向运动，这就是我们所学过的右手定则，金属阳离子则向另一端运动，这便产生了电势差，从而有了电能。 第四章风力发电机组的运行特性 4.1风力发电系统的一般构成及分类 (1) 4.2风力机的功率调节原理 (3) 4.2.1风力机的输出功率 (3) 4.2.2风力机功率调节原理 (5) 4.2.3风力机相关技术参数 (5) 4.3三相交流异步电机的基本电磁理论 (7) 4.3.1三相交流异步电机的结构 (7) 4.3.2三相交流异步电机的基本工作原理 (8) 4.3.3静止坐标系下的三相交流异步电机的数学模型 (10) 4.3.4 dq旋转坐标系下的三相交流异步发电机的数学模型 (13) 4.4 电压源型变流器工作原理及运行特性 (17) 4.4.1 三相电压源型变流器的基本工作原理 (17) 4.4.2 三相电压源型变流器联网运行特性 (19) 4.4.3 背靠背四象限电压源型变流器联网运行特性 (20) 4.5定速型风电机组的运行特性 (23) 4.5.1鼠笼式感应风电机组的运行原理 (23) 4.5.2 鼠笼式感应风电机组的风速-功率特性 (26) 4.5.3鼠式笼感应风电机组的运行控制 (27) 4.6变速型风电机组的运行特性 (31) 4.6.1双馈感应式发电机组的转速调节原理 (31) 4.6.2双馈感应式风电机组的运行控制原理 (33) 4.6.3双馈感应式风电机组的功率传输特性 (34) 4.6.4双馈感应式异步风电机组的撬杠保护 (36) 4.6.5双馈感应式异步风电机组的运行操作 (38) 4.7直驱式永磁同步风电机组的运行特性 (40) 4.7.1永磁同步发电机的数学模型 (40) 4.7.2永磁同步发电机的外特性 (41) 4.7.3直驱式永磁同步风电机组的运行控制原理 (42) 4.7.4直驱式永磁同步风电机组的运行操作 (44) 参考文献 (46) 电子设计竞赛教程 考试(设计报告) 题目：小型风力发电机控制器设计 摘要 现有的小型风力发电系统存在能量转换效率低、蓄电池使用寿命短、控制简单和缺乏完整的系统功率控制等问题。因此提高对蓄电池的充电速度，减少充电损耗，正确地监控蓄电池状态，确保蓄电池的正确使用、延长蓄电池的使用寿命对小型风力发电有着重要意义。本设计的目的是在分析现有的小型风力发电系统的基础上，设计简单、高效、高可靠性的风机控制器，实现风电系统可靠及优化运行。 本设计以单片机8051的加强版STC12C5A60S2为核心控制整个电路，具体由风力发电机、控制系统、整流电路、斩波电路、蓄电池充放电控制电路、蓄电池及其用电设备组成，功能上能保证系统安全运行，在电气特性和机械特性允许范围内运行。减少风速随机变化对输出电能的影响，使输出电压稳定，减少纹波。合理调度系统电能，保证向负载提供连续电能。保护蓄电池，防止过充和过放，提供足够充电能量进行快速充电。 综上所述，本设计将具有可靠性更高、价格更廉等优势，对于增强市场竞争能力，加速小型风力发电的普及和应用，节约能源和保护环境都具有重要意义。 关键词：发电机整流锂电池环保 目录 一绪论 0 二小型风力发电系统原理 (1) 2.1 风力发电系统组成 (1) 2.2 风电系统的运行特点 (1) 2.3 电能变换单元和控制单元 (3) 2.3.1 整流器 (3) 2.3.2 DC/DC 变换器 (4) 2.4 锂电池 (4) 2.4.1 锂电池的介绍 (4) 2.4.2 锂电池的种类 (5) 2.4.3 锂电池的充电方法 (5) 三小型风力发电机控制器的设计 (6) 3.1 电机的选择 (6) 3.1.1 手摇发电机 (6) 3.1.2 电机特性曲线 (8) 3.2 单片机（单片机STC12C5A60S2） (10) 3.2.1 产品介绍 (10) 3.2.2 单片机STC12C5A60S2的特点 (10) 四流程图和电路图 (13) 4.1流程图和控制原理图 (13) 4.2 显示屏 (17) 4.3 锂电池选择 (19) 4.4 检测电路 (20) 4.4.1 电压检测 (20) 4.4.2 电流检测 (21) 五调试 (21) 小型风力发电机性能测试 1.2 小型风力机开发背景 近三十年来随着世界资源的过度消耗，人类可用资源日益减少，石油价格不断上涨，世界各地频发石油短缺信号，并且由于化学能源的应用，人类居住环境日益恶化，人类迫切需要一种清洁的持续能源。由于风能取之不尽，用之不竭，不消耗资源，清洁卫生，分布范围广等特点，风能发电成为世界许多国家可持续发展战略的组成部分，由于在过去十年间，风能发电的年增长率达到28%，全球安装总量达到7，400万KW，意味着每年在该领域的投资额达到180亿欧元。2006年，全球风度资金9%投向了中国，总额打16.2亿欧元（约162.7亿元人民币）[1]，中国有望成为全球最大的风力市场。 我国可开发的风力资源十分丰富，东南沿海及其附属岛屿属于风能资源丰富区，这些地区的年有效风能在200W/㎡以上，并且每年有7000——8000h的风速超过3.5m/s。东北、华北和西北北部，黑龙江、吉林东部，辽宁山东半岛的沿海地区，青藏高原北部，东南沿海20-100KM 的内陆地区，海南西部，台湾南北两端及新疆阿拉山等地区风能资源比较丰富，年有效风能在150W/㎡以上，全年有4000h的风速大于3.5m/s。长江、黄河中下游，西北和华北除上述资源丰富地区以外的地区，这类地区分布较广，属于风能资源可利用区[2][3]。 据统计，截止2005年底全国大概还有300万无电户（约1300万无电人口）[4]，其中大部分人口居住在低风区，且居住相对分散，如果采用常规电网来供电，从经济效益上是不可行的，只有采用小型风力发电系统才能解决偏远地区的农、牧、渔民的供电问题。近几年来，各大城市在电力供应紧张时，经常采用拉闸限电的方式来解决电力供应不足的问题，由此给广大居民带来诸多不便，采用小型风力发电机组给居民供电，一方面可用大大缓解供电不足的困难，另一方面，小型风力发电设备属于一次性投资产品，后期维护费用低，可用大大节省家庭用户在电费上的开支。另外，若采用小型风能发电系统给城市路灯供电，给城市供电减少不小负担，由此带来的经济效益十分可观。由此看来小型风力机有着巨大的市场前景。 1.2 风力发电技术介绍 早在几千年前，中国人在明代就开始使用风车带动磨面，灌溉，提盐，直到公元12世纪欧洲才使用风车来磨面和车水[5]。中世纪后荷兰才发明了水平轴风车，并成为著名的风车王国，十九世纪末丹麦人首先研制了世界第一台风力发电机组，建成了世界第一台风力发电站[6]，但是由于当时设计制造的局限性，风力发电发展缓慢，真正意义上的现代风力发电技术发展始于上世纪70年代。 风力发电机是将风能转化为电能的装置，按风能轴的安装位置不同可用将其分为两类：能量驱动链（风轮、主轴、增速箱、发电机）呈水平轴方向称之为水平轴风力机，能量驱动链呈垂直方向称之为垂直轴风力发电机[7]。 1.2.1水平轴风力发电机 水平轴风力发电机是目前国内研究最多、最常见、技术最成熟的一种风力机，水平轴风力发电机的叶片数一般为1-4片，水平轴风力机一般在风速较高时有较高的风能利用率（风能利用率表示风力机从自然风中吸取能量的多少），在大容量风力发电行业应用十分广泛。近些年来水平轴风力机的研究趋势主要集中在变浆距调节和变速恒发电机两方面。 按来流风向分，水平轴风力机分为上风向风力机和下风向风力机，上风向风力机需要加装一个调向装置，使风机和风向始终保持一致，下风向风力机能够自动跟随风向，无需安装调向装置，但是风流过塔架后载流向风轮，塔架会对流向风轮的风产生干扰，从而使分离机的效率下降[8]。水平风力发电机的技术已经非常成熟，在大型风力发电市场应用十分广泛，目前最大的水平轴风力发电机单机容量已经达到5MW。水平风力机叶片尖速比（尖速比表示风力机运行速度的快慢，各种发电方式的优缺点对比.doc
风力发电机的基础知识
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