①按风轮轴与地面的相对位置，分为水平轴式风力机和垂直轴(立轴)式风力机。

  ③按风力机的用途分类，有风力发电机、风力提水机、风力铡草机、风力脱谷机等。

  ④按风轮叶片的叶尖线速度与吹来的风速之比的大小来分，有高速风力机(比值大3)和低速风力机(比值小3)；也有把该比值2～5者称为中速风力机。

  ⑥按风轮相对于塔架的位置，分为上风式(前置式)风力机和下风式(后置式)风力机。

  现在各国应用较多的是水平轴、升力型和少叶式的风力发电机(多数为2—3个叶片) 风力机翼型的概念

  翼型最前点(前缘)与最后点(后缘)的连钱称翼弦，它的长度称弦长用b 表示。

  当前、后缘厚度不为0时，翼弦定义为前缘中点与后缘中点的连线．厚度(指最大厚度)c

  翼型前缘点的内切圆半径称为翼剖面前缘半径，以r σ表示，亚音速翼型前缘是圆

  翼型后缘点b 的内切圆半径称为翼型后缘半径，以t r 表示，若后缘为尖的，

  假定翼型处于静止状态，而空气以相同的速度从反方向吹来。作用在翼型上的气动力不改变其大小。气动力只取决于相对速度和攻角的大小。为便于研究，先研究静止的叶片置于均匀来流速度V 中，此时，作用在叶片翼型表面上的空气压力是不均匀的，上表面压力减少，下表面压力增加。翼型压力变化图如下

  根据伯努力定理，与远离翼型的未受干扰气流相比，叶片翼型上方的气流速度高，而下方则低。因而上表面压力小于下表面压力，上下表面压差的合力在翼型剖面上形成了升力、阻力、力矩等气动力。

  翼型周围的气流可以看作是下面两类气流的合成：一类是一当处于均匀气流中，在零升力条件下流过翼型的气流；另一类是围绕翼型的环流，从下表面流回到上表面。翼型的升力是由后者产生的。

  该力能分解为两个分力：一个是平行于气流速度V 的分力d F ，称为阻力；

  压力中心：是指气动合力的作用点,它是空气动力合力作用线线的交点,作用在压力中心上的力只有升力和阻力。 222r l d

  升力系数的变化由直线和曲线两部分所组成。开始直线上升到最大值max l C ，对应于攻角M i ，称为失速点，超过失速点后，升力系数下降，阻力系数增加。

  在负攻角时，l C 也呈曲线形，l C 通过最低点min l C 。阻力系数曲线的则不同，它的最小值对应已确定的攻角值。

  当攻角α值在一些范围内变化时，升力随攻角的增加而变大，阻力也在变化； 当攻角α值增加到某一临界值时，升力达到最大值(即max Y Y C C →)；当α值再增大时，升力突然开始下降，同时阻力也飞速增加，此现状称为“失速”。产生失速的最终的原因，是气体的比较有规则的流线与翼型后上部的轮廓分离，并在分离区形成涡流，使翼型上下压差变小。

  因此，作用在翼型断面上的空气动力可表示为升力、阻力和俯仰力矩三部分。对于攻角的各个值总存在某一特殊的点C ，空气动力F 对该点的力矩为零，称为压力中心。于是作用在翼型断面上的空气动力可表示为作用在压力中心处上的升力和阻力。压力中心点与前缘的相对距离有以下比值决定： M l

  我们知道，无论采用何种风轮，都不可能将风能全部转化为机械，那么到底能获得最大的能量是多少？德国科学家贝茨于1926年建立著名的风轮转化理论，即贝茨理论，通过这一个理论，我们大家可以求得风轮获得的能量极限值。本节对这一理论进行介绍。 ,160.59327

  贝茨极限功率系数是在理想条件下的风力机才能得到，而实际风力机根本不可能满足这个理想条件。它仅考虑了轴向流速的损失，然而除此之外还存在许多其它的损失，最重要的包含以下几个方面：翼型损失；叶尖周围的气流存在着压力分布（低端呈正压，高端呈负压）所导致的损失，以及叶尖损失等；由下游的旋转速度所产生的漩涡损失，也称尾流损失。

  （1）风轮轴：风轮旋转运动的轴线）旋转平面：垂直于风轮轴的平面，叶片在该平面内旋转；

  （5）在半径r 处的叶片截面：叶片与直径为r 并以轮轴为轴线的圆柱相交的截面；

  设风轮叶片在半径r 处的一个基本单元，即叶素，其长度为dr ，弦长为l 及安装角?。则叶素在旋转平面内具有一圆周速度2U rN π=，N 为风轮转速。如

  果把V 看作是通过风轮的轴向风速，气流相对于叶片的速度为W （如图）见小型风力机设计69页，则

  用。dR 可分解为一个升力l dR 和一个阻力d dR ，分别与相对速度W 垂直或平行（如

  可以把气动力dR 的作用看成风队风轮的轴向推立及对风轮轴的扭矩。设dF 是dR 在风轮轴上的分力，而dM 为dR 在旋转平面上的分力对风轮轴的力矩。

  由于普通航空翼型的空气动力学性能在21世纪上半叶已得到充分的研究，所以传统风力机叶片翼型一般沿用航空一星。最常用的且最具代表性的传统风力机翼型为NACA 翼型，所以本文以此翼型族作为重点介绍。NANA 翼型是二十世纪三十年代末四十年代初由美国国家宇航局(NASA ）前身国家航空咨询委员会（NACA ）提出的。NACA 翼型由厚度和中弧线叠加而成。

  叶片通常有翼型系列组成，在尖部使用薄翼型以满足高升阻比的要求，而在叶根则采用相同翼型较厚的形式，以满足结构强度要求。典型的运行工况下的雷诺数范围是5×105~2×106。NACA44XX 系列和NACA230XX 系列，由于具有最大升力系数及最低的阻力系数，因而成为最流行采用的翼型。

  翼型气动特性对风轮的动力输出至关重要，要实现最佳的翼型特性，提高在大攻角、地雷诺数下的数值计算精度是重要手段。但注意的是优化翼型及风轮最佳形状以满足最佳的设计的基本要求，而不是选择一个截面最佳的翼型气动特性，已达到最可靠的动力输出，才是风轮一行优化设计的关键问题。

  t t y x x x x x =±--+- 可以求出NACA 所有翼型的最大厚度位置30%c x =。若取不同t 时，可算出不同厚度翼型上下型面座标值。其前缘半径是

  NACA 四位数翼型分为对称翼和有弯度翼型两种，对称翼型（零弯度翼型）即为基本厚度分布，有弯度翼型由中弧线与基本厚度分布迭加而成，中弧线为两段抛物线组成，在中弧线最高点两者相切。也即当f x x =时前后段抛物线的值相等

  且达最大值，同时抛物线的斜率相等。NACA 四位数翼型的中弧线)f f f y x x x x

  =- 式中 f ——中弧线最高点的纵座标（即最大弯度）； f x ——最大弯度

  式中 θ——中弧线在弦向位置x 处的切线）。 前缘半径的圆心位于通过前缘点的斜率等于0.005弦线处中弧线斜率的线段上，圆心距前缘点距离等于前缘半径。

  因此，对于NACA 四位数翼型只要给定了f 、f x 和厚度t ，就可以由上述公

  例如NACA4415，其最大相对弯度是4%，最大弯度在弦长的40%处，最大相对厚度为15%。

  从实验中发现，中弧线最大弯度相对位置离开弦线中点，无论是前移还是后移，对提高翼型最大升力系数是有好处的。但是往后移时会产生很大的俯仰力矩，故不能采纳；而要往前多移一点的话，原来四位数翼型中弧线形状要修改，这就产生了五位数字翼型。五位数字翼型中弧线在最大弯度点以前是一立方抛物线在最大弯度点处曲率降为零，一直到后缘为止，也即后半段是一直线

  风力机的基本功能是利用风轮接收风能，并将其转换成机械能，再由风轮轴将它输送出去。风力机的工作原理：空气流经风轮叶片产生升力或阻力，推动叶片转动，将风能转化为机械能。

  尽管风力机的类型很多，但是普遍应用的是水平轴和垂直轴两大类。国内外普遍应用的风力机以水平轴升力型居多。下面重点介绍水平轴升力型和垂直轴阻力型风力机的基本工作原理。

  下图所示是水平轴风力机的机头部分。风轮主要由两个螺旋桨式的叶片组成。风从左方吹来．叶片产生的升力Fy 和阻力Fx 。阻力是风对风轮的正面压力，由风力机的塔架承受；升力是推动风轮旋转的动力。

  假如相对风速r V 与翼型的弦的夹角仅是最佳攻角值，此时的升力系数max Y C 为(?约为12～14°)，这是我们所希望的。然而，由于叶片各截面的旋转半径r 不同。因此，各截面的相对风速r V 也不同．甚至在某些截面上升力系数为负值。

  所以，要把叶片制成沿叶片长度方向呈扭曲的螺旋状。让整个叶片由根部到尖部各截面翼型的弦与对应处的相对风速 大致相同，并应使其在最佳攻角值附近。使风力尽可能多的转换成叶片的升力。此升力由叶柄传给风轮轴，再由风轮轴将机械能输送出去。

  Darrieus 式风力机属于垂直轴风力机，与所有垂直轴风力机相比，它的风能利用系数最高。

  D －叶轮的空气动力学原理类似于于其它的升力型叶轮，但是因为其叶片的圆弧形运动轨迹，使得其运行看来要复杂些，实际上却并非如此复杂。我们以前提到的，翼片产生的升力是与吹近其前缘点的气流方向垂直的。在D －叶轮中，在叶片的圆周轨迹的各点上，这一相对气流的方向从几乎是直接冲向叶片的前缘变化成几乎与前缘相垂直。于是，在翼片做圆周运动时，它所产生的升力一直在变化着。

  气动力分析：图是风轮在转动时，垂直于转轴的一个剖面上!叶片处于相对风速及其所引起气动力的分析。图a 中叶片弦线与旋转圆周切线夹角 称为叶片安装角a V 是风速t V 是叶片圆周速度,W 相对于叶片的气流速度。三者的关系式为

  如果知道了a V 和t V 便可求出W 和 a,随后也就可确定叶片所受气动力。假定流过风轮的风速的速率和方向为固定的，对叶片在不同方位的速度三角形的研究表明：除了当叶素圾型的对称平面平行或近似平行于风的方向外，在其他所在方位的力都产生一个驱动风轮旋转的力矩。

  图b 是分析在风轮旋转一周中，叶片在各个位置上的速度三角形。当气流流过有攻角的翼型时，将产生垂直于W 的升力和平行于W 的阻力,其合力为F,在图b 中表明所有位置上叶片都能产生驱动风轮的正转矩。由于风轮旋转使叶片获得较大的切问速度t V 所以叶片感受到的有效攻角很小，气流不会失速，叶片可获得气动力。当然，在一周转动中攻角是一直在变化的，所以每个叶片所引起的转矩是波

  但是，如果风轮是静止的，这时相对风速W与来流风速Va一致,叶片的攻角很大,有些位置甚至大于失速攻角，使得起动转矩非常低。这就是F叶轮不能自行起动。而必须附加外部起动装置的原因。

  对于由2个曲面叶片组成的风轮，凹下的叶片的d C 值可取为1.0；凸起的叶片的d C 值为0.12～0.25。

  在计算d F 时，式中的“±”号的选取：对风凹下的叶片(右面)取“-” ；

  这种垂直轴阻力型风力机。凹下的叶片产生的阻力大于凸起叶片产生的阻力．风轮自然是按逆时针方向旋转。当然。若把吹向风轮左面的风挡住，使凸起的叶片不被风吹。更有助于风轮的转动。

  风力机的特性曲线主要体现为三个随着风速变化而变化的性能指标---功率、力矩和推力。功率决定了风轮所捕获的能量的大小，力矩决定了齿轮箱的尺寸和与风轮驱动相匹配的发电机类型，推力对塔架的结构设计有很大影响。

  风力机发电机从结构上可大致分为两类：水平轴风力机和垂直轴风力机。水平轴风力发电机的叶片安装在水平轴上，叶片接受风能转动去驱动发电机；垂直轴风力机发电机组的风轮轴是垂直布置的，。

  整机是建立在钢结构底座上，该结构应具有很大的强韧度，底部由坚固法兰组成，风电机组所有的主要部件都链接于其上。

  发电机固定位置与机舱轴线偏离，以使得风电机组在满载运行时，整机质心与塔架和基础中心相一致。

  偏航机构直接安装在机舱底部，机舱通过偏航轴承与偏航机构连接，并安装在塔架上，真个机舱底部对叶轮转子到塔架造成的动力负载和疲劳负荷有很强的吸收作用。

  机舱座上覆盖有机舱罩，材料是玻璃钢，具有轻质高强的特点，有效地密封，以防止外界侵蚀，如雨、潮湿、盐雾、风沙等。

  机舱上安装有散热器，用于齿轮箱和发电机的冷却，同时，在机舱内还安装有加热器，使得机组在冬季寒冷的环境下，机舱内保持在10°C 以上

  11－冷却风扇12－风速仪和风向标13－控制管理系统14－液压系统15－偏航驱动16－偏航轴承17－机舱盖18－塔架19－变桨距

  风力发电机组由多个部分所组成，而控制管理系统贯穿到每个部分，相当于风电系统的神经。因此控制系统的好坏必然的联系到风力发电机组的工作状态、发电量的多少以及设备的安全。

  目前风力发电亟待研究解决的的两个问题：发电效率和发电质量都和风电控制系统紧密关联。对此国内外学者进行了大量的研究，取得了一定进展，随着现代控制技术和电力电子技术的发展，为风电控制管理系统的研究提供了技术基础。

  控制系统组成最重要的包含各种传感器、变距系统、运行主控制器、功率输出单元、无功补偿单元、并网控制单元、安全保护单元、通讯接口电路、监控单元。

  具体控制内容有：信号的数据采集、处理，变桨控制、转速控制、自动上限功率点跟踪控制、功率因数控制、偏航控制、自动解缆、并网和解列控制、停机制动控制、安全保护系统、就地监控、远程监控。

  简单可靠，由风速变化引起的输出功率的控制只通过桨叶的被动失速调节实现，没有功率反馈系统和变桨距机构，使控制管理系统大为简化，整机结构相对比较简单、部件小、造价低。

  变桨距调节是指通过变桨距机构改变安装在轮毂上的叶片桨距角的大小，使风轮叶片的桨距角随风速的变化而变化，通常用于变速运行的风力发电机，最大的目的是改善机组的起动性能和功率特性。变桨距风力机的整个叶片可以绕叶片中心轴旋转，使叶片的攻角在一些范围（0～90o）变化。

  风速低于额定风速时，控制管理系统根据风速分几级控制，控制精度低于变桨距控制；当风的速度超越额定风速后，变桨系统通过增加叶片攻角，使叶片“失速”，限制风轮吸收功率增加。这一点与定桨风机的失速调节类似，称为“主动失速”。变速恒频风力发电机组的调节与控制

  变速恒频是指发电机的转速随风速变化，通过适当的控制得到输出频率恒定的电能。

  1.可大范围的调节转速，使功率系数保持在最佳值，从而最大限度地吸收风能，系统效率高

  2.能吸收和存贮阵风能量，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

  起动时通过调节桨距控制发电机的转速，使发电机转速在同步转速附近，寻找最佳时机并网

  并网后，在额定风速以下，通过调节发电机的电磁制动转矩使发电机转子的转速跟随风速的变化，保持最佳叶尖速比，确保风能的最大捕获，表现为跟踪控制问题

  在额定风速以上，采用发电机转子变速和桨叶节距双重调节，利用风轮转速的变化，存贮或释放部分能量，限制风力机获取能量，提高传动系统的柔性，使风力发电机保持在额定值下发电，保证发电机输出功率的更加平稳。

  风能政策工具大体可分为直接和间接政策工具。直接工具作用于风能领域，间接工具主要是为风能发展去除障碍，并促进形成风力资源发展框架。

  直接政策工具主要是通过直接影响风力资源部门和市场来促进风能的发展，大体能分为经济激励政策和非经济激励政策。经济激励政策向市场参与者提供经济激励来加强其在风能市场的作用。非经济激励政策则是通过和主要利益相关者签署协议或通过行为规范来影响市场。协议或行为规范中会应用惩罚来保证政策实施效果。

  另一种分类方法是按照工具在价值链中作用的阶段来划分。从政府对风能发电的政策上来看，价值链可以被简单地分为研发、投资、电力生产和电力消费四个阶段。

  长期保护性电价（feed-in tariffs）是以价格为基础的一项政策，该政策明确说明为风电支付的价格，是一种促进风电生产的机制。长期保护性电价提供给风电开发商的是得到担保的电力销售价格，以及电力公司的购电合同，以保障他们在项目周期内的收入。如长期固定回购价提前设置了一定条件下电力生产的回购价；竞价体系下，管理机构决定由风能生产的电量，并且请项目开发者投标决定自己生产的电量，中标的开发者得到一定期限内的电价承诺。对风力发电站的标准化并网要求是长期保护性电价中常规而重要的组成内容。价格水平和期限可以

  发生变化，但是一般执行中都保证价格水平和销售合同期限有充足的吸引力，以保证风能的发展。

  长期保护性电价和配额制都是政府为培育风能市场而制定的强制性政策。但是不同于长期保护性电价的是，配额制是以数量为基础的政策，该政策规定在指定日期之前，市场必须生产、销售、分销目标数量的可再次生产的能源（大部分为风能）。配额制还规定了可再次生产的能源达标的责任人，并明确对未达标企业的惩罚措施。就目前实施的情形看，配额制倾向于对价格不做规定而由市场来决定。为使市场得到最优配置，配额通常是可在公司间交易的。可交易绿色证书就是这一个系统中必不可少的部分。

  配额制中，政府会要求所有电力公司或零售供应商购买少数的可再次生产的能源电力。对配额制而言，允许有许多设计差别，这一政策也可以与其他政策，例如特许权招标、英国的非化石燃料公约（NFFO）或公共效益基金结合实施。

  在美国和国际上，公共效益基金已被广泛地用来支持风能的发展。随着配额制、并网电价、税收激励政策的采用，近年来，用公共效益基金资助的项目对于风能快速地发展起到了至关重要的作用。

  公共效益基金就是用来获得公共效益、包括鼓励风能发展的基金。风能公共效益基金项目可以以多种方式来进行筹资。在美国，一个通常的做法是在电价上加上小额附加费来筹集基金。在其他情况下，基金能够最终靠所得税或其他特殊的筹集方式来建立。不管是何种来源，基金必须是基于公平和非歧视的基础上来筹集。确保那些从风能产品中受益的人们支付其份额。

  公共效益基金的优点包括：1不管是怎样的电力部门结构，公共效益基金都可被采用；2公共效益基金可以以一种公平而非歧视的方式收集；3公共效益基金可在基金的使用上提供最大的灵活性；4此政策的成本可预先得知。最主要的不足之处就是要找到一个适当的政治上可行的筹资手段。

  一旦基金被筹集上来，该基金必须被用到风能企业和机构以鼓励项目的开发。能够使用多种多样的做法来分配风能基金。通常的做法包括：竞标和建立标准首期折扣。在过去，一种常用的方法是给可再生资源项目拨款。现在，用产出为主的支持（例如发电量）来鼓励风能项目的有效运作是常用的做法。

  这里把特许权招标定义为采用政府监管的竞争性程序，通过与风能发电厂商签订的长期电力购买协议来实现计划目标。每一轮竞标必须事先制定好评判标准。例如在西班牙，风能项目的竞争不仅在成本方面，而且包括对技术质量、社会经济影响，以及地理和环境方面的考虑。在每一轮竞标中，成本最有效率的项目会得到补贴。这种机制会选择成本最低的项目。为维持可再次生产的能源供应的多样性，不同技术的可再次生产的能源的出价并不相同。也就是说，风能项目只和风能项目竞争，而不会和生物质能源项目竞争。

  特许权招标是长期保护性电价和配额制的变化形式，两者的主要区别是，电价和合格的项目是通过竞标程序来选择的。像并网法规一样，招标政策保证在确定期间内，以指定价格从合格的风能发电站购买电力。而两种政策的区别是电价的制定方法不一样，以及哪些风力发电厂商具有参与资格。长期保护性电价制定电价并保证按照该价格从任何一家合格电力公司购买风电，而招标政策采用竞争性投标来选择价格最具优势的项目，然后这些项目获得了签订电力采购协议的资格。通过招标程序，风电开发商提交新建风力发电设施的建议书并表明其接受的电力价格。进而选择电价最低的风电项目，并作出购买这些项目所有发电量的保证。同长期保护性电价一样，获得保证的电力购买协议有助于降低投资者的风险并有助于项目获得融资；所获得的电量有可能取决于投标电价（例如投标电价越低，采购量就越大）。而这一策略也可以与强制性数量要求和可接受的投标上限电价结合使用。

  风力发电作为一种可再次生产的能源和替代能源技术受到了世界各国的重视，对其发展提供了大量的经济扶持，使得风力发电技术经历了研究与开发和试点示范，发展到今天的商业化应用阶段，逐步成为发电能源资源的组成部分之一。风力发电技术的加快速度进行发展是与各国政府的积极支持和努力相一致的。国外政府，特别是发达国家政府对风力发电的扶持政策大体上经历了三个阶段。

  美国、德国、丹麦、荷兰、英国、印度风力发电经济激励政策共性分析：尽管各国扶持政策的方式和内容不一样，但基本政策框架是相似的。即为风力电提供法律基础和经济优惠政策，用法律手段要求电力公司一定要收购风力发电发出的电量，同时又用投资、税收和价格等优惠政策鼓励企业未来的发展风力发电。也就是通常所说的“胡萝卜加大棒“政策。世界各国对风力发电的支持政策大体上可以归纳为以下几点：

  制定具体的长远发展目标：如西欧和美国都对可再次生产的能源的利用提出了具体的目标；并且是长远之计，并非心血来潮，使得产业界树立长期发展的思想，从

  风力发电基础知识 风力发电是将风能转换成电能，风能推动叶轮旋转，叶轮带动转动轴和增速机，增速机带动发电机，发电机通过输电电缆将电能输送地面控制管理系统和负荷。风力发电技术是一项多学科的，可持续发展的，绿色环保的综合技术。 风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过 增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风 车技术，大约是每秒三公尺的微风速度（微风的程度），便可 以开始发电。风力发电正在世界上形成一股热潮，为风力发电 没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染。 转子空气动力学 为了解风在风电机的转子叶片上的移动方式，我们将红色带子 绑缚在模型电机的转子叶片末端。黄色带子距离轴的长度是叶 片长度的四分之一。我们任由带子在空气中自由浮动。本页的 两个图片，其中一个是风电机的侧视图，另一个使风电机的正视图。 大部分风电机具有恒定转速，转子叶片末的转速为64米/秒，在轴心部分转速为零。距轴心四分之一叶片长度处的转速为16米/秒。图中的黄色带子比红色带子，被吹得更加指向风电机的背部。这是显而易见的，因为叶片末端的转速是撞击风电机前部的风速的八倍。 为什么转子叶片呈螺旋状？ 大型风电机的转子叶片通常呈螺旋状。从转子叶片看过去，并向叶片的根部移动，直至到转子中心，你会发现风从很陡的角度进入（比地面的通常风向陡得多）。如果叶片从特别陡的角度受到撞击，转子叶片将停止运转。因此，转子叶片需要被设计成螺旋状，以保证叶片后面的刀口，沿地面上的风向被推离。 风电机结构

  机舱：机舱包容着风电机的关键设备，包括齿轮箱、发电机。维护人员可以通过风电机塔进入机舱。机舱左端是风电机转子，即转子叶片及轴。 转子叶片：捉获风，并将风力传送到转子轴心。现代600千瓦风电机上，每个转子叶片的测量长度大约为20米，而且被设计得很象飞机的机翼。 轴心：转子轴心附着在风电机的低速轴上。 低速轴：风电机的低速轴将转子轴心与齿轮箱连接在一起。在现代600千瓦风电机上，转子转速相当慢，大约为19至30转每分钟。轴中有用于液压系统的导管，来激发空气动力闸的运行。 齿轮箱：齿轮箱左边是低速轴，它可以将高速轴的转速提高至低速轴的50倍。 高速轴及其机械闸：高速轴以1500转每分钟运转，并驱动发电机。它装备有紧急机械闸，用于空气动力闸失效时，或风电机被维修时。 发电机：通常被称为感应电机或异步发电机。在现代风电机上，最大电力输出通常为500至1500千瓦。 偏航装置：借助电动机转动机舱，以使转子正对着风。偏航装 置由电子控制器操作，电子控制器可以通过风向标来感觉风向。 图中显示了风电机偏航。通常，在风改变其方向时，风电机一 次只会偏转几度。 电子控制器：包含一台不断监控风电机状态的计算机，并控制 偏航装置。为防止任何故障（即齿轮箱或发电机的过热），该 控制器可以自动停止风电机的转动，并通过电话调制解调器来 呼叫风电机操作员。 液压系统：用于重置风电机的空气动力闸。 冷却元件：包含一个风扇，用于冷却发电机。此外，它包含一个油冷却元件，用于冷却齿轮箱内的油。一些风电机具有水冷发电机。 塔：风电机塔载有机舱及转子。通常高的塔具有优势，因为离地面越高，风速越大。现代600千瓦风汽轮机的塔高为40至60米。它可以为管状的塔，也可以是格子状的塔。管状的塔对于维修人员更为安全，因为他们可以通过内部的梯子到达塔顶。格状的塔的优点在于它比较便宜。 风速计及风向标：用于测量风速及风向。 风电机发电机 风电机发电机将机械能转化为电能。风电机上的发电机与你通常看到的，电网上

  诚信声明 本人声明： 1、本人所呈交的毕业设计（论文）是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果； 2、据查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经公开发表过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位而使用过的材料； 3、我承诺，本人提交的毕业设计（论文）中的所有内容均真实、可信。 作者签名：日期：年月日

  毕业设计（论文）任务书 题目： 风力发电机的设计及风力发电系统的研究 一、基本任务及要求： 1）基本数据：额定功率 600=N P KW 连接方式 Y 额定电压 V U N 690= 额定转速 min /1512r n N = 相数 m=3 功率因数 88.00=?s c 效率 96.0=η 绝缘等级 F 极对数 P=2 2、本毕业设计课题主要完成以下设计内容： （1） 风力发电机的电磁设计方案； （2） 风力发电系统的研究； （3） 电机主要零部件图的绘制； （4） 说明书。 进度安排及完成时间： 2月20日——3月10日：查阅资料、撰写文献综述、撰写开题报告 3月13日——4月25日：毕业实习、撰写实习报告 3月27日——5月30日：毕业设计 4月中旬：毕业设计中期抽查 6月1日——6月14日：撰写毕业设计说明书（论文） 6月15日——6月17日：修改、装订毕业设计说明书（论文），并将电子文档上传FTP 6月17日——6月20日：毕业设计答辩

  第二章风力机设计理论 2.1 翼型基本知识 翼型几何参数： 如图所示在风轮半径:处取一宽度为dr的叶素，翼型的气动性能直接与翼型外形有关。通常，翼型外形由下列几何参数确定: (l)翼的前缘: 翼的前头A为一圆头; (2)翼的后缘: 翼的尾部B为尖型; (3)翼弦:翼的前缘左与后缘B的连线称翼的弦，左B的长是翼的弦长 (4)翼的上表面: 翼弦上面的弧面; (5)翼的下表面: 翼弦下面的弧面; (6)翼的最大厚度h: 翼上表面与下表面相对应的最大距离; (7)叶片安装角e: 风轮旋转平面与翼弦所成的角; (8)迎角(攻角)a: 翼弦与相对风速所成的角度; (9)入流角功: 旋转平面与相对风速所成的角。

  2.2叶片设计的空气动力学理论 2.2.1贝茨理论 世界上第一个关于风力发电机叶轮叶片接受风能的完整理论是1919年由德国的贝茨(Bee)建立的。贝茨理论的建立，是假定叶轮是“理想”的：全部接受风能(没有轮毂)，叶片无限多；对空气流没有阻力；空气流是连续的、不可压缩的；叶片扫掠面上的气流是均匀的；气流速度的方向不论在叶片前或叶片后都是垂直叶片扫掠面的(或称平行叶轮轴线的)，这时的叶轮称“理想叶轮”。其计算简图如图。

  V1——距离风力机一定距离的上游风速； V ——通过风轮时的实际风速； V2——离风轮远处的下游风速。 风力贝茨理论计算模型： 风作用在风轮上的力可由Euler 理论(欧拉定理) )(12V V SV F -=ρ 风轮所接受的功率为: )(122V V SV FV P -==ρ 经过风轮叶片的风的动能转化: )(2 12221V V SV T -=?ρ 由2和3式得到 221V V V += 因此风作用在风轮叶片上的力F 和风轮输出的功率P 分别为 )(2 1 2221V V S F -=ρ

  第一章概述 1.1课题研究的目的和意义 数千年来，风能技术发展缓慢，也没有引起人们足够的重视。但自1973年世界石油危机以来，在常规能源告急和全球生态环境恶化的双重压力下，风能作为新能源的一部分才重新有了长足的发展。风能作为一种无污染和可再生的新能源有着巨大的发展潜力，特别是对沿海岛屿，交通不便的边远山区，地广人稀的草原牧场，以及远离电网和近期内电网还难以达到的农村、边疆，作为解决生产和生活能源的一种可靠途径，有着十分重要的意义。 当前，全球都面临着能源枯竭、环境恶化、气温升高等问题，日益增长的能源需求、能源安全问题受到世界各国广泛关注。风能是一种可再生能源，它资源丰富，是一种永久性的本地资源，可为人类提供长期稳定的能源供应;她安全、清洁，没有燃料风险，更不会在使用中破坏环境。为此，世界各国都在加快风力发电技术的研究，以缓解越来越重的能源与环境压力，中国也不例外。 中国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，能源利用以煤炭为主。在当前以石化能源为主体的能源结构中，煤炭占73.8%，石油占18.6%，天然气占2%，其余为水电等其它资源。在电力的能源消费中，也是以煤炭为主，燃煤发电量占总发电量的80%。但是，能为人类所用的石化资源是有限的，据第二届环太平洋煤炭会议资料介绍，按目前的技术水平和采掘速度计算，全球煤炭资源还可开采200年。此外，石油探明储量预测仅能开采34年，天然气约能开采60年。随着人口的增长和经济的发展，能源供需矛盾加剧，如果不趁早调整以石化能源为主体的能源结构，势必形成对数亿年来地球积累的生物石化遗产更大规模的挖掘、消耗，由此将导致有限的石化能源趋于枯竭，人类生态环境质量下降的恶性循环，不利于经济、能源、环境的协调发展。电力部己制定“大力发展水电，继续发展火电，适当发展核电，积极发展新能源发电”的基本原则，把风力发电作为优化我国电力工业结构跨世纪的战略发展目标①。 表1-1 1996-2005年世界风电市场增长 从表1-1可以看出，世界上的风电能源增长的非常迅速，10年平均增长率达到了29.77。截止2005年底，全世界并网运行的风力发电机总装机容量达到59237 MW ,是1996年装机容量的9.76倍②。

  《风能理论与技术》 上课教案 课程编号： 课程中文名称：风能理论与技术 课程英文名称： Theory and Technology of Wind Energy 开课学期：7 学分/学时：1.5／24 先修课程：大学物理、流体力学、工程热力学 开课对象：本科生 责任人名单：杜刚、陈江 一、课程简介： 《风能理论与技术》是能源与动力工程学院的专业基础课，以三年级本科生为授课对象，目的是为能源与动力工程学院的学生系统地讲授风能技术的基础理论和工程技术知识，为我国风能产业的发展培养科研和工程技术人才而设置。 风能利用是一个系统工程，风能技术是一门新兴的多学科、交叉型边缘科学，它涉及到流体力学、固体力学、机械工程、电气工程、材料科学、环境科学等多种学科和专业。课程以水平轴风力机为研究解剖对象，以风力机设计中涉及的空气动力学和结构动力学为理论基础,核心内容包括风力机空气动力学、风力机特性、风力机载荷、风力机气动设计、风力机结构及材料、风力机试验等内容，课程还包括风资源及其评估、风电场规划、风电场电气系统等外围知识的介绍，通过本课程学习，引导学生将所学的相关理论知识和方法应用到风力机实际设计中去，使学生能够系统地掌握风力机的基础理论和工程技术知识，提高工程应用的能力。 课程教学以课堂讲解为主，围绕理论和应用两条主线进行：在理论方面，针对本院学生在流体力学和固体力学方面理论基础扎实的优势，通过课堂推导和细致讲解，使其掌握风力机设计和分析中最基本的理论和最核心的方法；在应用方面，通过大量具体案例的讲解和课堂练习训练学生将理论方法应用于实际的能力和技巧，同时提供各种图片和视频，使学生对风能相关的知识和实际工程应用加深直观的了解，拓宽他们的视野；通过这两个方面的学习，是学生初步具备开展风能工程实际工作的能力，并为其在行业内发展打下坚实的理论基础。在教学方法上，以课堂授课为主，结合课间讨论、试验参观以及课后作业等教学形式，使学生牢固掌握风能技术的基础理论和工程技术知识，为以后工作进行风能领域的相关科学研究

  摘要风能作为一种清洁的可再生能源越来越受到人们的重视，风力发电也逐渐成为了时下的朝阳产业。本论文详细阐明了小型独立风力发电系统的设计方案，对风力发电机组的结构和电能的变换及继电控制电路做了深入的研究。 本文提出的解决方案为，风力发电机组带动单相交流发电机，然后通过AC—DC—AC 变换为用户需要的标准交流电，并且考虑到风力的不稳定性，在系统中并入蓄电池组，通过控制电路的监控实现系统的控制，保证系统在风能充足时可蓄能，在风能不充足时亦可为负载供电。系统的运行状况采用继电控制电路监控和切换。 本论文的重点在于继点控制电路的设计，并对各种不同风力情况下系统的运行状况进行了全面而严谨的分析，最后电气控制部分进行了系统仿真。 关键词：风力发电机组；整流——逆变；继电控制 目录

  引言 随着世界工业化进程的不断加快，使得能源消耗逐渐增加，全球工业有害物质的排放量与日俱增，从而造成气候异常、灾害增多、恶性疾病的多发，因此，能源和环境问题成为当今世界所面临的两大重要课题。由能源问题引发的危机以及日益突出的环境问题，使人们认识到开发清洁的可再生能源是保护生态环境和可持续发展的客观需要。可以说，对风力发电的研究和进行这方面的毕业设计对我们从事风力发电事业的同学是有着十分重大的理论和现实意义的，也是十分有必要的

  第一章绪论 风能是一种清洁的、储量极为丰富的可再生能源，它和存在于自然界的矿物质燃料能源，如煤、石油、天然气等不同，它不会随着其本身的转化和利用而减少，因此可以说是一种取之不尽、用之不竭的能源。而矿物质燃料储量有限，正在日趋减少，况且其带来的严重的污染问题和温室效应正越来越困扰着人们。因此风力发电正越来越引起人们的关注。 风力发电概述 1.1.1风力发电现状与展望 全球风能资源极为丰富，技术上可以利用的资源总量估计约53×106亿kWh /年。作为可再生的清洁能源，受到世界各国的高度重视。近20年来风电技术有了巨大的进步，发展速度惊人。而风能售价也已能为电力用户所承受：一些美国的电力公司提供给客户的风电优惠售价已达到2～美分/kWh，此售价使得美国家庭有25%的电力可以通过购买风电获得。 2004年欧洲风能协会和绿色和平组织签署了《风力12——关于2020年风电达到世界电力总量的12%的蓝图》的报告，“风力12%”的蓝图展示出风力发电已经成为解决世界能源问题的不可或缺的重要力量。按照风电目前的发展趋势，预计2008～2012年期间装机容量增长率为20%，以后到2015年期间为15%，2017～2020年期间为10%。其推算的结果2010年风电装机亿KW，风电电量×104亿kWh，2020年风电装机亿KW，风电电量×104亿kWh，占当时世界总电消费量×104亿kWh的%。 世界风电发展有如下特点：

  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。

  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

  风力发电 把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能，这就是风力发电。 风力发电的原理， 利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三米的微风速度（微风的程度），便能开始发电。风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电不需要使用燃料，也不会产生辐射或空气污染。 风力发电所需要的装置，称作风力发电机组。这种风力发电机组，大体上可分风轮(包括尾舵)、发电机和铁塔三部分。（大型风力发电站基本上没有尾舵，一般只有小型（包括家用型）才会拥有尾舵） 风轮是把风的动能转变为机械能的重要部件，它由两只(或更多只)螺旋桨形的叶轮组成。当风吹向浆叶时，桨叶上产生气动力驱动风轮转动。桨叶的材料要求强度高、重量轻，目前多用玻璃钢或其它复合材料(如碳纤维)来制造。（现在还有一些垂直风轮，s型旋转叶片等，其作用也与常规螺旋桨型叶片相同） 由于风轮的转速比较低，而且风力的大小和方向经常变化着，这又使转速不稳定；所以，在带动发电机之前，还必须附加一个把转速提高到发电机额定转速的齿轮变速箱，再加一个调速机构使转速保持稳定，然后再联接到发电机上。为保持风轮始终对准风向以获得最大的功率，还需在风轮的后面装一个类似风向标的尾舵。 铁塔是支承风轮、尾舵和发电机的构架。它一般修建得比较高，为的是获得较大的和较均匀的风力，又要有足够的强度。铁塔高度视地面障碍物对风速影响的情况，以及风轮的直径大小而定，一般在6-20米范围内。 发电机的作用，是把由风轮得到的恒定转速，通过升速传递给发电机构均匀运转，因而把机械能转变为电能。 小型风力发电系统效率很高，但它不是只由一个发电机头组成的，而是一个有一定科技含量的小系统：风力发电机+充电器+数字逆变器。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。每一部分都很重要，各部分功能为：叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能。 一般说来，三级风就有利用的价值。但从经济合理的角度出发，风速大于每秒4米才适宜于发电。据测定，一台55千瓦的风力发电机组，当风速为每秒9.5米时，机组的输出功率为55千瓦；当风速每秒8米时，功率为38千瓦；风速每秒6米时，只有16千瓦；而风速每秒5米时，仅为9.5千瓦。可见风力愈大，经济效益也愈大。 在我国，现在已有不少成功的中、小型风力发电装置在运转。 我国的风力资源极为丰富，绝大多数地区的平均风速都在每秒3米以上，特别是东北、西北、西南高原和沿海岛屿，平均风速更大；有的地方，一年三分之一以上的时间都是大风天。在这些地区，发展风力发电是很有前途的。中国风能储量很大、分布面广，仅陆地上的风能储量就有约 2.53亿千瓦。2009年，中国（不含台湾地区）新增风电机组10129台，容量13803.2MW，同比增长124%；累计安装风电机组21581台，容量25805.3MW。按照国家规划，未来15年，全国风力发电装机容量将达到2000万至3000万千瓦。以每千瓦装机容量设备投资7000元计算，根据《风能世界》杂志发布，未来风电设备市场将高达1400亿元至2100亿元。风电发展到目前阶段，其性价比正在形成与煤电、水电的竞争优势。风电的优势在于：能力每增加一倍，成本就下降15% 风力发电的输出

  一、设计任务 1）基于叶素和动量理论设计设计水平轴风力机叶片； 2）绘制风力机叶片弦长随叶片展向长度的变化曲线）绘制风力机叶片扭角随叶片展向长度的变化曲线）绘制设计风力机的性能曲线）绘制设计叶片的图纸，以及各位置的叶片翼型结构图纸； 6）编写设计说明书，并附上必要的计算公式 二、常用符号 Pd 设计功率 U∞设计风速 W 合成流度 ω风轮旋转角速度 ρ空气密度 c 弦长 λ叶尖速比 D 风轮直径 R 风轮半径 σ叶片弦长实度 r φ 叶素倾角 β 叶素安装角 α叶素攻角 Cl 升力系数 Cd 阻力系数 M 总力矩 P 总功率 Cp 风能利用系数 a 轴向诱导因子 b 切向诱导因子

  风力发电机控制系统 风机控制系统：监控系统、主控系统、变桨控制系统、变频系统。 1、蓬勃发展的风电技术 风力发电正在中国蓬勃发展，即使在金融危机的大形势下，风力发电行业仍然不断的加大投资。在2008年，风力发电仍然保持着30％以上的强劲增长势头，包括Vestas、Gem sa、GE、国内的金风科技、华锐、运达工程等其订单交付已经到2011年后。 国内的风力发电控制技术起步较晚，目前的控制系统均是由欧洲专用控制方案提供商提供的专用系统，价格高昂且交货周期较长。开发自主知识产权的控制系统必须要提上日程，一方面，由于缺乏差异化而使得未来竞争中的透明度过高，而造成陷入激烈的价格竞争，另一方面，寻找合适的平台开发自主的风电控制系统将使得制造商在未来激烈竞争中获得先手。 然而，风电控制系统必须满足风电行业特殊的需求和苛刻的指标要求，这一切都对风力发电的控制系统平台提出了要求，而B&R的控制系统，在软硬件上均提供了适应于风力发电行业需求的设计，在本文我们将介绍因何这些控制器能够满足风力发电的苛刻要求。 2、风力发电对控制系统的需求 2.1高级语言编程能力 由于功率控制涉及到风速变化、最佳叶尖速比的获取、机组输出功率、相位和功率因素，发电机组的转速等诸多因素的影响，因此，它包含了复杂的控制算法设计需求，而这些，对于控制器的高级语言编程能力有较高的要求，而B&R PCC产品提供了高级语言编程能力，不仅仅是这些，还包括了以下一些关键技术： 2.1.1复杂控制算法设计能力 传统的机器控制多为顺序逻辑控制，而随着传感器技术、数字技术和通信技术的发展，复杂控制将越来越多的应用于机器，而机器控制本身即是融合了逻辑、运动、传感器、高速计数、安全、液压等一系列复杂控制的应用，PCC的设计者们很早就注意到这个发展方向 而设计了PCC产品来满足这一未来的需求。 为了满足这种需求，PCC设计为基于Automation Runtime的实时操作系统(OS)上， 支持高级语言编程，对于风力发电而言，变桨、主控逻辑、功率控制单元等的算法非常复杂，这需要一个强大的控制器来实现对其高效的程序设计，并且，代码安全必须事先考虑，以维护在研发领域的投资安全。

  目录 引言 750KW风力发电机组基础土建工程 750KW风力发电机组基础电气工程 750KW风力发电机组基础预算书 750KW风力发电机组基础单位工程预表750KW风力发电机组基础单位工程费用表汇总表 总结

  关键词： 施工图预算：施工图预算是指一般意义上的预算，指当工程项目的施工图设计完成后，在单位工程开工前，根据施工图纸和设计说明、预算定额、预算基价以及费用定额等，对工程项目所应发生费用的较详细的计算。它是确定单位工程、单项工程预算造价的依据；是确定招标工程标底和投标报价，签订工程承包合同价的依据；是建设单位与施工单位拨付工程款项和竣工决算的依据；也是施工企业编制施工组织设计、进行成本核算的不可缺少的文件。 单位工程：单位工程指具有独特的设计文件，独立的施工条件，但建成后不能够独立发挥生产能力和效益的工程。 直接工程费：直接工程费是指施工企业直接用与施工生产上的费用。它由直接费、其他直接费和现场经费组成。 间接费：间接费是指施工企业用与经营管理的费用，它由企业管理费、财务费用和其他费用组成。

  风力发电机机组主要包括：机舱（主机）、叶轮、塔架、基础、控制系统等等。风力发电机机组基础是风力发电机重要组成成分之一，一般陆地风电场风力发电机机组基础占风力发电机总造价16%左右；海上风电场风力发电机机组基础占风力发电机总造价25%左右。 风力发电机机组基础的外型为正八边形，一般是依据地质报告和冻土层深度可分为三种基础：标准基础、深基础、加深基础。 风力发电机机组基础预算计算主要包括：挖基坑、回填土、自卸汽车运土、混凝土基础垫层、钢筋、现浇砼独立基础。 以新疆达坂城风电三场一期30MW项目工程750KW机组基础预算工程量计算为例：

  高等教育自学考试毕业设计（论文） 风力发电机设计题目 级机电一体化工程09专业班级 姓名高级工程师指导教师姓名、职称

  所属助学单位 2011年 4月1 日 目录 1 绪论………………………………………………………………………………… 1 1.1 风力发电机简介 (1) 1.2 风力发电机的发展史简介 (1) 1.3 我国现阶段风电技术发展状况 (2) 1.4 我国现阶段风电技术发展前景和未来发展 (2) 2 风力发电机结构设计……………………………………………………………… 3 2.1 单一风力发电机组成 (3) 2.2 叶片数目 (3) 2.3 机舱 (4) 2.4 转子叶片 (5) 3 风力发电机的回转体结构设计和参数计算 (5) 3.1联轴器的型号及主要参数 (5) 3.2 初步估计回转体危险轴颈的大小 (5) 3.3 叶片扫描半径单元叶尖速比 (6) 4 风轮桨叶的结构设计……………………………………………………………… 6 4.1桨叶轴复位斜板设计 (6) 4.2托架的基本结构设计 (6) 5 风力发电机的其他元件的设计 (6) 5.1 刹车装置的设计 (6) 6 风力发电机在设计中的3个关键技术问题 (7) 6.1空气动力学问题 (7) 6.2结构动力学问题 (7) 6.3控制技术问题 (7)

  7 风力发电机的分类………………………………………………………………… 7 8 风力发电机的选取标准 (8) 9 风力发电机对风能以及其它的技术要求………………………………………… 8 9.1风力发电机对风能技术要求 (8) 9.2风力发电机建模的技术是暂态稳定系统 (9) 9.3风力电动机技术之间的能量转换 (10) 10 风力发电机在现实中的使用范例 (10) 结论 (12) 致谢 (13) 参考文献 (14) 摘要 随着世界工业化进程不断加快，能源消耗不断增加，全球工业有害物质排放量与日俱增，造成了能源短缺和恶性疾病的多发，致使能源和环境成为当今世界两大问题。因此，风力发电的研究显得尤为重要。 我国风电场内无功补偿的方式是在风电场汇集站内装设集中无功补偿装置，这造成风电场无功补偿的投资很大。文章结合实例，通过对不同发电量下风电场的无功损耗和电压波动情况进行计算，提出利用风力发电机的无功功率可基本实现风电场的无功平衡，风电场母线电压的变化是无功补偿设备选型的依据，对于发电量变化引起的母线电压变化不超出电网要求的风电场，应利用风力发电机的无功功率减小汇集站内无功补偿装置的容量，降低无功补偿的投资。 关键词：风力发电、风电场、无功补偿、电压波动

  第一章绪论 4 1．1 引言 (4) 1．2 国内外风力发电技术的研究现状 (4) 1．3 风力发电机组控制技术概述 (6) 1．3．1 风力机定桨距控制技术 (6) 1．3．2 风力机变桨距控制技术 (6) 1．4 本课题的研究目的和意义 (7) 1．5 本文的主要研究工作 (7) 1．6 本章小结 (8) 第二章风力发电机的控制理论9 2．1 引言 (9) 2．2 风力发电机组的组成 (9) 2．3 风力发电机组空气动力学理论 (10) 2．3．1 风力发电机组空气动力学理论基础 (10) 2．3．2 风力机风轮空气动力学分析 (13) 2．4 风力机变桨距调节原理 (15) 2．4．1 变桨距控制理论简述 (15) 2．4．2 变桨距风力发电机组的运行状态 (17) 2．5 本章小结 (18) 第三章变桨系统的总体方案及机械机构设计19 3．1 风力发电的工作状态分析 (19) 3．2 现有的几种变桨系统比较 (20) 3．3 总体方案的设计 (21) 3．4 方案的选取 (22) 3．5 变桨系统的机构设计 (22) 3．5．1 轮毂 (23) 3．5．2 变浆轴承 (24) 3．5．3 变浆齿轮箱 (26) 3．5．4 电机 (27) 3．5．5 UPS (33) 3．5．6 变浆中心润滑系统 (36) 3．5．7 润滑剂 (38) 3．6 本章总结 (39) 第四章变桨控制系统的硬件和软件的设计40 4．1 变桨系统的功能概述 (40) 4．2 变桨距系统的控制原理 (40) 4．2．1 变距控制 (41) 4．2．2 转速控制A（发电机脱网） (41) 4．2．3 速度控制B（发电机并网） (42) 4．2．4 功率控制 (42) 4．3 控制系统实现方案 (47)

  毕业设计说明书(论文) 作者：傅兴元学号：0445201 院系：自动化工程学院仪器科学与技术系 专业：测控技术及仪器 题目：风力发电综述 指导者：仇林庆副教授 评阅者： 2008 年 6 月吉林

  摘要 当今能源日趋紧张, 能源多样化逐渐得到人们的关注。研究开发可再次生产的能源来补充或替代常规能源, 得到世界各国的广泛重视。风能作为取之不尽、用之不竭的可再生清洁能源,已日益受到我国政府的重视,由于我国风力资源丰富,且风力发电机制造成本在逐年下降,因此风力发电前景广阔。本文主要介绍了世界风力发电的现状、风力发电原理、风电的经济性、风电场的建设过程、风电机组和电网介绍、风力发电控制管理系统、风车的组成和维护、风力发电对环境的影响和自身的特点,以及风电的发展前景。同时，还分析了制约我国风力发电的因素和风力发电与其他发电方式的区别。 关键词：风力发电；风电场建设；环境影响；制约因素；发展前景 -I-

  摘要 风电产业的飞速发展促成了风电装备制造业的繁荣，风电齿轮箱作为风电机组的核心部件，倍受国内外风电相关行业和研究机构的关注。但由于国内风电齿轮箱的研究起步较晚，技术薄弱，特别是兆瓦级风电齿轮箱，主要依靠引进国外技术。因此，急需对兆瓦级风电齿轮箱进行自主开发研究，真正掌握风电齿轮箱设计制造技术，以实现风机国产化目标。 本文设计的是兆瓦级风力发电机组的齿轮箱，通过方案的选取，齿轮参数计算等对其配套的齿轮箱进行自主设计。 首先，确定齿轮箱的机械结构。选取一级行星派生型传动方案，通过计算，确定各级传动的齿轮参数。对行星齿轮传动进行受力分析，得出各级齿轮受力结果。依据标准做静强度校核，结果符合安全要求。 其次，基于Pro／E参数化建模功能，运用渐开线方程及螺旋线生成理论，建立斜齿轮的三维参数化模型。 然后，对齿轮传动系统来进行了齿面接触应力计算。先利用常规算法进行理论分析计算。关键词：风力发电，风机齿轮箱，结构设计，建模