风力发电机设计

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…………………………………………………………………………………

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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

Abstract

As the world industrialization is accelerating and energy consumption increases unceasingly, increasing global industrial harmful substances emissions, caused energy major shortage and malignant disease, cause the energy two and environment are problems in the world today. Therefore, wind power research is particularly important.

is the the way wind farm China reactive Wind power compensation in within devices, power compensation station installed inside concentrated collection reactive with investment wind which caused farm reactive compensation greatly. Combined examples, through different under the wind capacity of reactive power loss and voltage

wind puts power reactive forward the calculation of paper situation, fluctuation this generator can realize the basic reactive power balance, the wind of change is busbar voltage wind power.at the reactive power compensation according to the selection of equipment for generating capacity of busbar voltage changes caused by the fluctuation

of wind power requirements do not exceed the wind generator, should use the reactive power decrease in collection station reactive power compensation devices, reduce the capacity of the reactive power compensation investment.

Keywords: wind power 、wind farm 、reactive compensation 、voltage fluctuation

风力发电机设计

1.绪论

1.1风力发电机简介

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。

1.2风力发电机的发展史简介

我国是最早使用风帆船和风车的国家之一，至少在3000年前的商代就出现了帆船，到唐代风帆船已广泛用于江河航运。最辉煌的风帆时代是明代，14世纪初

叶中国航海家郑和七下西洋，庞大的风帆船队功不可没。明代以后风车得到了广泛的应用，我国沿海沿江的风帆船和用风力提水灌溉或制盐的做法，一直延续到20世纪50年代，仅在江苏沿海利用风力提水的设备增达20万台

随着蒸汽机的出现，以及煤、石油、天然气的大规模开采和廉价电力的获得，各种曾经被广泛使用的风力机械，由于成本高、效率低、使用不方便等，无法与蒸汽机、内燃机和电动机等相竞争，渐渐被淘汰。欧洲到中世纪才广泛利用风能，荷兰人发展了水平轴风车。18世纪荷兰曾用近万座风车排水，在低洼的海滩上

造出良田，成为著名的风车之国。德国、丹麦、西班牙、英国、荷兰、瑞典、印度加拿大等国在风力发电技术的研究与应用上投入了相当大的人力及资金，充分综合利用空气动力学、新材料、新型电机、电力电子技术、计算机、自动控制及通信技术等方面的最新成果，开发建立了评估风力资源的测量及计算机模拟系统，发展了变浆距控制及失速控制的风力机设计理论，采用了新型风力机设计理论，采用了新型风力机叶片材料及叶片翼型，研制出了变极、变滑差、变速、恒频及低速永磁等新型发电机，开发了由微机控制的单台及多台风力发电机组成的机群的自动控制技术，从而大大提高了风力发电的效率及可靠性。到了19世纪末，开始利用风力发电，这在解决农村电气化方面显示了重要的作用，特别是20世纪70年代以后，利用风力发电更进入了一个蓬勃发展的阶段。

1.3 我国现阶段风电技术发展状况

中国现代风力发电机技术的开发利用起源于20世纪70年代初。经过初期发展、单机分散研制、系列化和标准化几个阶段的发展，无论在科学研究、设计制造，还是试验、示范、应用推广等方面均有了长足的进步和很大的提高，并取得了明显的经济效益和社会效益。

我国对风电已有部分优惠政策，包括以下几个方面。

1．风电配额: 制定出常规火电污染排放量分配比例，由全国所有省区共同分摊的政策。

2．风电上网电价: 落实风电高于火电的价差摊到全省的平均销售电价中。制定出按常规水电污染排放量分配比例，由全国所有省区共同分摊的政策。按地区具体情况定出风电最高上网电价的限制，并保持10年不变，促使业主充分利用资源，降低成本