论水平轴风力发电机效率
严强 蒋超奇 （上海麟风风电设备有限公司https://www.doczj.com/doc/d31105110.html,，上海，200063） 摘要：本文主要探讨了水平轴风力发电机效率计算中的方法缺陷，指出了产生计算误差的理论原因。通过对 某型水平轴风力发电机的效率修正，证明了其实际效率值要比计算效率值小很多。
V 水平轴 风V1
测风仪
风V2
实度比：叶片受风面积之和与风轮扫风面积之比。 尖速比：叶尖处的线速度和风速之比。 V1 P1 Pa V
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名词解释
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A
V2 P2 Pb
图 2 贝兹理论示意图 1
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贝兹理论
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图1
水平轴风力发电机示意图
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假设条件：
1）风轮没有锥角、倾角、偏角 2）风没有粘性 3）风轮流动模型可以简化为一个单元流管 4）风轮前、后的气流静压相等P1=P2 5）作用在风轮上的推力是均匀的
c 计算公式
作用在风轮上的推力T为：T=m(V1-V2) 式中V1为来流风速，V2为风流过风轮后无穷远处的风速，m=ρSV，是单位时间内的质量流量。 根据风轮前后的压力差，作用在风轮上的推力可以表达成T=S(Pa-P b)，式中Pa是风轮前的风压，Pb是风流过
根据伯努力方程可得： 1/2ρV1 +P1= 1/2ρV +Pa 1/2ρV2 +P2= 1/2ρV +Pb V=1/2(V1+V2) 令 V=V1(1-a) 则 V2=V1(1-2a)
2 2 2 2
V2/V1=(1-2a)为流过风轮后无穷远处的风速与来流风速之比, a=(1-V2/V1)/2 为扰流因子， 则水平轴风轮的轴功率为： P=m(V1 /2-V2 /2) P=2ρSV1 a(1-a)
3 2 2 2
风轮最大轴功率发生在 dp/da=0 时，即 dp/da=2ρSV1 (1-4a+3a )=0，当 a=1/3 时，即(V2/ V1=1/3 时) Pmax=16/27(0.5ρSV1 ) Cp=P/0.5ρSV1
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Cpmax=16/27=0.593 Cp=4a(1-a)
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风轮后的风压
（1）
a=(1-V2/V1)/2 当V2 / V1为 1/2 时，即a=1/4，Cp1/2 =0.563
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当V2 / V1为 2/3 时，即a=1/6，Cp1/6 =0.463 当V2 / V1为 7/10 时，即a=3/20，Cp7/10 =0.434 当V2 / V1为 15/20 时，即a=5/40，Cp5/40 =0.383 当V2 / V1为 8/10 时，即a=1/10，Cp8/10 =0.324 当V2 / V1为 9/10 时，即a=1/20，Cp9/10 =0.18 从以上计算结果得知，风能利用率取决于扰流因子a值的大小，也就是风流过风轮后无穷远处的风速差值 与来流风速之比，从能量守恒定律可以理解为风能通过风轮后，由于风能被风轮吸收后，风能下降导致风速 由V1下降到V2 ，如果随着流过风轮后的风速V2与来流风速V1比值的不断接近，扰流因子a将迅速下降，导致Cp 值快速下降。
由于贝兹理论仅仅从质量守恒、动量定理和能量守恒出发，推导出风力发电机的理论 Cp 值，而叶素理论 则把叶片分成许多微段（叶素） ，把绕各个叶素的相对流动看作是彼此独立的二维流动。根据翼型理论，可以 求出叶片剖面的空气动力和力矩，然后沿叶片半径积分，再沿方位加以平均，就能得出整个叶片的气动力和 力矩。叶素理论的不足之处是忽略了各叶素之间的相互干扰。由于叶素理论不仅考虑到轴向扰流对风速的影 响，也考虑到梢部损失，因此计算的结果比贝兹理论要精确。 但由于应用叶素理论设计水平轴风机的方法本身的缺陷，计算过程中无法将叶片在旋转过程中的风阻考 虑在内，虽然气动阻力对水平轴风机翼型设计的影响较小，但对风轮的风能转换效率 Cp 值的影响很大，因此 用叶素理论的计算方法较适合用于叶片设计和计算， 而不适合直接用于水平轴风力发电机风能利用率 Cp 值的 计算，如果用叶素理论的方法直接计算水平轴风力发电机的风能利用率，就必须对计算结果进行修正。 事实上在水平轴风力发电机中，由于要获得较高的尖速比，叶片的实度都选择的较小，尤其在叶尖部分 被设计的很窄，结果叶片接触到的风能很少，而且扫过叶片的能量中，很大一部分还产生轴向推力使叶片产 生弯曲，因此风能转换成机械能的更少，这是水平轴风力发电机效率较低的原因。以下是水平轴风力发电机 设计中应用叶素理论常用的两种方法。 Glauert 方法在忽略叶片阻力和叶梢损失对水平轴风力发电机 Cp 值的影响条件下推导出能量方程式和 Cp 计算公式: b(1+b)λ =a(1-a) Cp=8/λ0 ∫0 b(1-a) λ dλ=2b(1-a) λ0
2 λ0 3 2 2
其中 a 为轴向扰流因子，b 为切向扰流因子，λ 为尖速比。 为了修正 Glauert 方法中叶梢损失的影响，在 Wilson 方法中考虑叶梢损失，但仍忽略叶片阻力的条件下
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叶素理论
得出能量方程和 Cp 计算公式： a(1-aF)=b(1+b) λ , 其中F为叶梢损失系数 ，dCp为不同截面处的风能利用系数。 dCp=｛(8/λ0 )b(1-a)Fλ dλ｝ 目前世界上大多数用 Wilson 方法设计水平轴风力发电机的叶片和计算风能利用率。
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Cp 值修正
图 4 为金风科技S43/600 型，600 千瓦风力发电机的风/功率曲线，由于水平轴风力发电机测得的风速为
机舱尾部的风速，风力发电机在运行过程中，其计算机根据该风速及相对应的输出功率进行动态采样，自动 绘制该风机的风/功率曲线，机舱尾部 5 米处测得的风速即不是V2更不是V1值，是比V值小，但可近似为 V值， 根据Cp的定义：Cp=p/(0.5*ru*S*v )，在理论计算中v是来流风速V1，而在计算机实际采样中，v是测风仪测得 的风速V，而V小于V1，因此要对Cp值进行修正。
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图3 气流扫过风轮后风速，风压分布曲线
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左图为风扫过风轮后实际的风速、风压情况。 V1为来流风速，V2和V3是风轮前、后的风速， 近似贝茨理论中的V， V4是无穷远的风速，为 贝茨理论中的风速V2
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该风机的迎风面积为 1466 米 ， 从计算机动 态采样绘制的功率曲线得知，在测风仪测 得的风速为 9.5 米/秒时，输出功率达到 300 千瓦，计算其Cp值为 39%
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图4
金风科技 S43/600 型风力发电机计算机采样生成的风速-功率曲线 4
根据 300 千瓦时,风速仪测得的风速 9.5 米计算，对应的Cp值为 39%，由于风机需要先从风能转换到机械 能，再从机械能转变到电能过程中的损耗，按照目前公认的损耗经验值为 30%，即效率为 0.7,因此该风机的 理论Cp值为 0.39/0.7=55.7%，根据贝兹理论，当风力发电机的理论Cp值为 55.7%时，通过公式（1）计算出 a=0.242，因此V1=V/(1-a)=9.5/(1-0.24)=12.53 米/秒 ，即通过修正后的来流风速为 12.53 米/秒，然后根据 功率曲线得到修正后的Cp值为 16.97%，Cp值经过一次修正后下降 67%，显然Cp值被大大的高估了。 现以第一次修正后的Cp值 16.97%估算，则理论Cp值为 0.1697/0.7=24.2%，根据贝兹理论，当风力发电机 的理论Cp值为 24.2%时，通过公式（1）计算出a=0.0698,因此V1=V/(1-a)=9.5/(1-0.0698)=10.2 米/秒 ，即 通过修正后的来流风速为 10.2 米/秒，然后根据功率曲线得到第二次修正后的Cp值为 31.4%，高于第一次的 修正值。 现以第二次修正后风机的Cp 31.4%估算，则理论Cp值为 0.314/0.7=44.86%，根据贝兹理论，当风力发电
即通过修正后的来流风速为 11.28 米/秒，然后根据功率曲线得到第三次修正后的Cp值为 23.3%，低于第二次
修正次数 修正 a 值 0 0.0000000 1 0.2420000 2 0.6980000 3 0.1575000 4 0.1032000 5 0.1333000 6 0.1155000 7 0.1257000 8 0.1198000 9 0.1231000 10 0.1212000 11 0.1223000 12 0.1217000 13 0.1220000 14 0.1219000
修正风速 0.000000 12.53298 10.21286 11.27596 10.59322 10.96112 10.74053 10.86584 10.79300 10.83362 10.81020 10.82374 10.81635 10.82005 10.81881
修正 cp 值 0.3900000 0.1697141 0.3136458 0.2330344 0.2810588 0.2536978 0.2696522 0.2604305 0.2657385 0.2627608 0.2644725 0.2634806 0.2640213 0.2637509 0.2638410
通过多次修正， S43/600 的实际Cp值近似于 26.4%， 但由于在修正过程中假设风轮后测得的风速近似为V， 而贝茨理论中的V值是风轮前的风速，比风轮后测量的风速要高，因此风力发电机实际的Cp值比修正后的Cp 值还要小一些。例如假设风轮后测得的风速是V值的 90%，用上述方法重新修正，V1值最终被修正为 11.62 米/ 秒，则最终Cp被修正为 21.3%。 之所以修正后的 Cp 值远小于理论计算值， 是由于在应用叶素理论进行计算时的假设条件与实际情况有很 大差异，尤其是忽略空气阻力对 Cp 值的影响，因此叶素理论更适合设计水平轴风力发电机的叶片，而不适合 直接用于计算风力发电机的风能利用率。
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的修正值。
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机的理论Cp值为 44.86%时，通过公式（1）计算出a=0.1575,因此V1=V/(1-a)=9.5/(1-0.1575)=11.28 米/秒 ，
另外，关于水平轴变桨距风力发电机的效率问题，变桨距的目的是为了在任何风速下保持最大 Cp 值，提 高不同风速下的平均 Cp 值，而不是提高 Cp 的极限值，因此变桨距和定桨距的风-功率曲线必定在 Cp 值最大 处相交。
参考文献：
[1].熊礼俭.风力发电新技术与发电工程设计、运行维护及标准规范实用手册.中国科技文化出版社 [2].蔡纯，张秋生.风力发电机组功率曲线的修正.广东电力，2003 年 2 月 ，第 16 卷，第 1 期
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垂直轴风力发电机研究报告 1.垂直轴与水平轴对比 垂直轴风力发电机与水平轴风力发电机相比，有其特有的优点： ①水平轴风力发电机组的机舱放置在高高的塔顶，而且是一个可旋转360 度的活动联接机构，这就造成机组重心高，不稳定，而且安装维护不便。垂直轴风力发电机组的发电机，齿轮箱放置在底部，重心低，稳定，维护方便，并且降低了成本。 ②风力发电机的客户越来越需要使用寿命长、可靠性高、维修方便的产品。垂直轴风轮的翼片在旋转过程中由于惯性力与重力的方向恒定，因此疲劳寿命要长于水平轴风轮；垂直轴风力发电机的构造紧凑，活动部件少于水平轴风力机，可靠性较高；垂直轴系统的发电机可以放在风轮下部甚至地面上，因而便于维护。 ③风力发电机由于高度限制和周围地貌引发的乱流，常常处于风向和风强变化剧烈的情况，垂直轴风力发电机有克服“对风损失”和“疲劳损耗”上有水平轴风力发电机不可比的优点，且理论风能利用率可达40％以上．因此在考虑了较小的启动风速和对风力机影响较大的“对风损失”之后，从而提高垂直轴风轮的风能实际利用率。 ④水平轴风力发电机组机仓需360度旋转，达到迎风目的。这个调节系统包含有旋转机构，风向检测，角位移发送，角位移跟踪等系统。垂直轴风力机不要迎风调节系统，可以接受360度方位中任何方向来风，主轴永远向设计方向转动。 ⑤水平轴风力发电机的翼片受到正面风载荷力，离心力，翼片结构相似悬臂梁。翼片根部受到很大弯矩产生的应力。而且翼片在旋转一周的过程中，受惯性力和重力的综合作用，惯性力的方向是随时变化的，而重力的方向始终不变，这样翼片所受的就是一个交变载荷，这就要求翼片有很高的的疲劳强度，因此大量事故都是翼片根部折断。而垂直轴风机的翼片主要承受拉应力，不易折断，寿命长。 ⑥水平轴风力发电机组翼片的尖速比高，一般在5～7左右，在这样的高速下翼片切割气流将产生很大的气动噪音，导致噪声污染。垂直轴风力机翼片的尖速比较水平轴的要小的多，这样的低转速基本上不产生气动噪音，无噪音带来的好处是显而易见的，以前因为噪音问题不能应用风力发电机的场合(城市公共设
阻力型垂直轴风力发电机概述 早在1300多年前，中国就已经出现一种古老的垂直轴风车，它利用风力来灌溉，如下图所示，它是由8个风帆组成的风轮。而在1000年前，波斯也建造了垂直轴的风车来带动他们磨谷的 石磨。水平轴风力发电机最早出现在欧洲，要比垂直 轴风力发电机晚很多年，所以垂直轴风力发电机可以 称为所有风力发电机的先驱。而垂直轴风力发电机根 据驱动力的不同又可以分为升力型和阻力型垂直轴风 力发电机，本文主要介绍阻力型垂直轴风力发电机。 1.阻力型风力发电机的工作原理 阻力型垂直轴风力发电机风轮的转轴周围，有一对或者若干个凹凸曲面的叶片，当它们处于不同方位时，相对于它的来风方向所受的推力F是不同的。风力作用于上述物体上的空气动力差别也很大。作用力F可表示为：F=1/2?ρ?S·V??C 其中ρ——空气密度，一般取1.25（kg/m?） S——风轮迎风面积 V——来流风速 C——空气动力系数 以半球为例，当风吹到半球凹面一侧，c值为1.33，当风吹到半球凸面一侧时，c值为0.34。对于柱面，当风吹向凹面和凸面时，系数c分别为2.3和1.2。由于组成风轮的叶片不对称性和空气阻力的差异，风对风轮的作用就形成了绕转轴的驱动力偶，整个风轮随即转动。 阻力型风力发电机的种类及其性能 1.杯式风速计是最简单的阻力型风力发电机。
https://www.doczj.com/doc/d31105110.html,fond风轮 这是受到离心式风扇和水力机械中的banki涡轮启示而设计成的一种阻力推进型垂直轴风 力发电机，它的名称是根据它的发明者——法国的lafond的名字而得名的。 这种叶片形状的凹面及凸面在受到风力作用后，空气阻力系数差别很大，加上叶片在风里运转时，先使气流吹向一侧，然后运动着的叶片又使气流流向另一侧，这样就产生了一个附加驱动力矩，故这种风轮有较大的启动力矩，它在风速2.5M/s时就能正常起动运转，但是效率较低，能量输出大概是同样迎风面积的水平轴风力发电机的一半。 3.savonius（萨沃尼斯）式风轮（简称“s”轮） 这种风力发电机是在1924年由芬兰工程师savonius发明的，并于1929年获得专利。这种风轮最初是专为帆船提供动力而设计的。它由两个半圆筒组成，其各自中心相错开一段距离。其中D为风轮直径，d为叶片直径，e为间隙。最早形式的结构其相对偏置量为：e/d=1/3。s型风轮是阻力型风力发电机。凹凸两叶片上，风的压力有一个差值，而其气流通过叶片时要转折180°，形成一对气动力偶。阻力型风轮的旋转速度都不会大于风速，也就是尖速比不会超过1。一般情况下，S型的尖速比在0.8和1之间，它的起动力矩大，所以气动性能好，
毕业设计（说明书） 2012 届 题目垂直轴风力发电机设计 专业机械设计制造及其自动化 学生姓名╳╳╳ 学号 指导教师╳╳╳ 论文字数 完成日期 湖州师范学院教务处印制
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垂直轴风力发电机设计 摘要：本次毕业设计主要是完成垂直轴风力发电机设计。风力发电现今发展飞速，其中小型发电机组以其设备简单、成本较低、风能利用率高、启动、制动性能好等优点，得到越来越多青睐。本论文主要介绍了小型风力发电机的机械结构部分，从独立型风力发电机组的构成特点、运行特点、保护措施等各方面，介绍了实现机组无人值守全自动运行的设计思想和实施办法。 本设计利用机电一体化设计使整个系统组成简单，结构精巧，控制方便，性能可靠，应用前景广阔。 关键词：垂直轴，风力发电机，设计
垂直轴风力发电机和水平轴风力发电机 风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。其蕴藏量巨大，全球风能资源总量约为2.74×109兆瓦，其中可利用的风能为2×107兆瓦。中国风能储量很大、分布面广，开发利用潜力巨大。 中国风力装机容量达到1000万千瓦的速度令人惊叹。如果中国能够利用其土地上大约30亿千瓦的风能的话，将能够满足几乎所有中国当前的电力需求，短时期内这是不可能的，不过中国有可能将2020年风电总装机目标由3000万千瓦调高至1亿千瓦。在国际效率标准下运行的话，这能够满足5%的中国电力需求，并且使中国成为世界最大的风能发电国，只要中国采取更进取而有理智的方针，就能最大限度地利用其国家的风能。 当然风能的利用离不开风力发电机，风力发电机的品质和价格成为了人们关注的焦点。 当前风力发电机有两种形式：1 水平轴风力发电机（大、中、小型）；2 垂直轴风力发电机（大、中、小型）。 水平轴风力发电机技术发展的比较快，在世界各地人们已经很早就认识了，大型的水平轴风力发电机已经可以做到3-5兆瓦，一般由国有大型企业研发生产，应用技术也趋于成熟。小型的水平轴风力发电机一般是一些小型民营企业生产，对研发生产的技术要求比较低，其技术水平也是参差不齐。 小型水平轴风力发电机的额定转速一般在500-800r/min，转速高，产生的噪音大，启动风速一般在3-5m/s，由于转速高，噪音大，故障频繁，容易发生危险，不适宜在有人居住或经过的地方安装。 垂直轴风力发电机技术发展的较慢一些，因为垂直轴风力发电机对研发生产的技术要求比较高，尤其是对叶片和发电机的要求。近几年垂直轴风力发电机的技术发展很快，尤其小型的垂直轴风力发电机已经很成熟。 小型的垂直轴风力发电机的额定转速一般在60-200r/min，转速低，产生的噪音很小（可以忽略不计），启动风速一般在1.6-4m/s。 由于转速的降低，大大提高了风机的稳定性，没有噪音，启动风速低等优点，使其更适合在人们居住的地方安装，提高了风力发电机的使用范围。 参数对比： 序号性能水平轴风力发电机垂直轴风力发电机 1 发电效率50-60% 70%以上 2 电磁干扰（碳刷）有无 3 对风转向机构有无 1
目录 摘要 (Ⅰ) Abstract (Ⅱ) 1 绪论 (1) 1.1风能资源的概述 (1) 1.2风能资源的利用 (1) 1.3风能资源利用的原理 (1) 1.4风力发电的输出 (3) 1.5风力发电机的种类 (3) 1.5.1水平轴风力发电机 (3) 1.5.2垂直轴风力发电机 (4) 2 水平轴发电机的基本功能构成及工作原理 (5) 2.1水平轴风力发电机的结构简介 (5) 2.2水平轴发电机关键部件详细介绍认知 (6) 2.2.1风轮叶片介绍 (6) 2.2.2发电机 (6) 2.2.3调速机构 (8) 2.2.4调向机构 (9) 2.2.5手刹车机构 (9) 2.2.6塔架 (10) 3 小型风力发电机叶轮和发电机装置的选择确定 (11) 3.1设计风速的确定 (11) 3.2风轮外形的计算 (12) 3.2.1风能利用系数Cp (12) 3.2.2风轮的扫掠面积确定 (12) 3.2.3风轮直径的确定 (13) 3.2.4回转体水平轴向力的计算 (14)
3.2.5发电机的选择确定 (14) 4 水平轴风力发电机回转体的设计与计算 (16) 4.1回转体结构设定 (16) 4.2轴承的计算与选用 (16) 4.2.1轴承的功能与作用 (16) 4.2.2轴承的查表选用 (16) 5 塔架 (22) 5.1塔架高度的确定 (22) 5.2塔架材料的确定 (22) 5.3整体建模效果图 (23) 总结 (24) 参考文献 (25) 致谢 (26)
风能是清洁绿色的动力，风力能源目前相对于我国来说还是相当充裕的。风力发电就是获取风能最主要的一种方法。风力发电的根本工作原理，是通过风力使其叶片转动，然后经过增速机把风轮转动的速度提高到一定的值，继而使发电机正常工作然后发电。现在风力发电技术已经达到了一定的地步，基本风速达到3m/s的速度后，发电机就可以开使正常工作继而发电。该课题是设计一台小型水平轴风力发电机，它的基本组成部件主要有以下五种①叶片②发电机③回转体④塔架⑤控制系统等。本课题对风力发电机进行了基本的讲述，首先计算风轮的扫掠面积，继而确定风轮的直径，选定发电机，然后通过以上计算查表选择轴承等部件，确定塔架的高度及材料，并绘制了图纸。 关键词：风力发电机；回转体；风轮
小型垂直轴风力发电系统设计 [摘要]本文介绍了一种小型垂直轴风力发电系统的设计方案，本系统主要面向沿海高层建筑或边远地区用户。经过查阅大量文献资料结合必要的理论计算，系统采用四片NACA0012型叶片构成H型达里厄风力机，利用永磁直驱同步发电机将机械能转化为电能，经过电力电子电路对蓄电池进行充电。文中对主要支撑件和传动件进行了必要的结构校核，对所用的两个角接触球轴承进行了使用寿命校核。最后以垂直轴风轮和永磁直驱发电机为主要对象，用solidworks软件建立三维模型，设计风力发电系统主要零部件，并简要介绍其控制电路、选择蓄电池型号。 [关键字] 垂直轴风力发电机达里厄 NACA0012翼型
Design of the Vertical Axis Wind Turbine [Abstract]This is a design of a kind of vertical axis wind turbine which was used in removed rural area or highrise in seaside city based on related theories. By consulting reference sources and necessary mathematical operation,four NACA0012 air-foil blades were used as the compoments of the H-type Darrieus. The lead-acid bettery was charged by the electrical energy which was generated by a permanent magnet synchronous motor with the operation of power electronic circuits. In this article,some constructures such as the main suppoting parts and the angular contact ball bearings were vertified on the intensity and life. By using of the solidworks2006 software,every important part has a 3D model. We also design a control circuit and bettery breifly. [Keywords] Vertical axis Wind turbine Darrieus NACA0012 air-foil
你好,你的这个问题问的比较广。我大概给你阐述下,对于现在国内国外大型水平轴风力发电机组,有双 馈机和永磁直驱发电机。 永磁直驱发电机顾名思义是在传动链中不含有增速齿轮箱。 总所周知,一般发电机要并网必须满足相位、幅频、周期同步。而我国电网频率为50hz这就表示发电机要发出50hz的交流电。学过电机的都知道。转速、磁极对数、与频率是有关系的n=60f/p。 所以当极对数恒定时,发电机的转速是一定的。所以一般双馈风机的发电机额定转速为1800r/min。而叶轮转速一般在十几转每分。这就需要在叶轮与发电机之间加入增速箱。 而永磁直驱发电机是增加磁极对数从而使得电机的额定转速下降,这样就不需要增速齿轮箱,故名直驱。而齿轮箱是风力发电机组最容易出故障的部件。所以,永磁直驱的可靠性要高于双馈。 对于永磁直驱发电机的磁极部分是用钕铁硼的永磁磁极,原料为稀土。 风轮吸收风能转化为机械能通过主轴传递给发电机发电,发出的电通过全功率变流器之后过升压变压器上网。 不知道有木有解释清楚。 还有什么不清楚可以继续追问,知无不言。 风力发电机也在逐步的永磁化。采用永磁风力发电机,不仅可以提高发电机的效率,而且能在增大电机容量的同时,减少体积,并且因为发电机采用了永磁结构,省去了电刷和集电环等易耗机械部件,提高了系统的可靠性,这也是风电发电机的发展趋势之一。
风力机的直驱化也是当前的一个热点趋势。目前大多风电系统发电机与风轮 并不是直接相连,而是通过变速齿轮相连,这种机械装置不仅降低了系统的效率,增加了系统的成本,而且容易出现故障,是风力发电急需解决的瓶颈问题。直驱式风力发电机可以直接与风轮相连,增加了系统的稳定性,同时增大了电机的体积和设计制造以及控制的难度。直驱型风力发电系统是采用风轮直接驱动多极低速永磁同步发电机发电,通过功率变换电路将电能转换后并入电网,相对于双馈型发电系统,直驱式发电机采用较多的极对数,使得在转速较低时,发电机定子电压输出频率仍然比较高,完全可以在电机的额定等级下工作,并且其定子输出电压通过变流器后再和电网相接,定子频率变化并不会影响电网频率。在直驱风力发电系统中风机与发电机直接耦合,省去了传统风力发电系统中的国内难以自主生产且故障率较高的齿轮箱这一部件,减少了发电机的维护工作,并且降低了噪音。另外其不需要电励磁装置,具有重量轻、效率高、可靠性好的优点。 直驱永磁发电机与双馈异步发电机技术相比,由于不需要转子励磁,没有增速 齿轮箱,效率要比双馈发电机高出20%以上,年发电量要比同容量的双馈机型高;增 速齿轮箱故障较高,维护保养成本高,直驱永磁发电机不需要齿轮箱,易于维修保养;直驱永磁发电机采用全功率的交-直-交变频技术,与电网隔离,具有低电压穿越能力,对电网友好; 直驱永磁发电机的缺点是稀土永磁材料成本高,导致整机成本相对较高,永磁 材料在高温、震动和过电流情况下,有可能永久退磁,致使发电机整体报废,这是直驱永磁发电机的重大缺陷。
新能源科技有限公司 产品特点 1、起动风速低，风能利用率高。 2、风叶采用增强型玻璃钢，配以优化的气动外形设计和结构设计，风能利用系数高，增加了年发电量。 3、发电机采用专利技术的永磁转子交流发电机，配以特殊的定子设计，有效地降低发电机 的阻转矩，同时使风轮与发电机具有更为良好的匹配特性，机组运行的可靠性。 4、采用先进的机械偏航技术，大风时尾翼自动偏折，有效保护风机设备！ 型号FY-1KW FY-2KW FY-3KW FY-5KW FY-10K 额定功率1000W 2000W 3000W 5000W 10000W 最大功率1500W 2500W 4000W 7000W 13000W 额定电压48V 96V 120V 220V 380V 启动风速3m/s 3m/s 3m/s 3m/s 3m/s 额定风速10m/s 10m/s 10m/s 10m/s 10m/s 转速400r/m 350r/m 300r/m 250r/m 180r/m 最大风速35m/s 35 m/s 35m/s 35m/s 35m/s 顶部重量37kg 48kg 185kg 250kg 400kg 风轮直径 2.8m 3.2m 5.3m 6m 7.8m 塔架高度6m 6m 9m 9m 12m 建议蓄电池150Ah*4 100Ah*8 150Ah*10 100Ah*18 150Ah*31 风叶数量 3 叶片材质玻璃钢 电机三相交流永磁同步发电机 保护方式电磁/自动调整迎风角度/机械偏航 工作温度-40℃-80℃ Product Features 1.Low start-up speed, low vibration 2.Reinforced glass fiber blades, together with the aerodynamic design and structural design,effectively enhance annual output 3.permanent magnet generator rotor using patented alternator,with the special stator design, effectively reduce the resistance torque and improve performance https://www.doczj.com/doc/d31105110.html,ing advanced mechanic yaw technique,tail auto furls in strong wind ,thus well protect
风帆式垂直轴风力发电机投资项目 预算报告 规划设计 / 投资分析
一、预算编制说明 本预算报告是xxx科技公司本着谨慎性的原则，结合市场和业务拓展计划，在公司预算的基础上，按合并报表要求编制的，预算报告所选用的会计政策在各重要方面均与本公司实际采用的相关会计政策一致。本预算周期为5年，即2019-2023年。 二、公司基本情况 （一）公司概况 在本着“质量第一，信誉至上”的经营宗旨，高瞻远瞩的经营方针，不断创新，全面提升产品品牌特色及服务内涵，强化公司形象，立志成为全国知名的产品供应商。 公司紧跟市场动态，不断提升企业市场竞争力。基于大数据分析考虑用户多样化需求，以此为基础制定相应服务策略的市场及经营体系，并综合考虑用户端消费特征，打造综合服务体系。 公司注重建设、培养人才梯队，与众多高校建立了良好的校企合作关系，学校为企业输入满足不同岗位需求的技术人员，达到企业人才吸收、培养和校企互惠的效果。公司筹建了实习培训基地，帮助学校优化教学科目，并从公司内部选拔优秀员工为学生授课，让学生亲身参与实践工作。在此过程中，公司直接从实习基地选拔优秀人才，为公司长期的业务发展输送稳定可靠的人才队伍。公司的良好人才梯队和人才优势使得本次募投项目具备扎实的人力资源基础。
（二）公司经济指标分析 2018年xxx集团实现营业收入30186.87万元，同比增长23.29%（5703.38万元）。其中，主营业务收入为27415.56万元，占营业总收入的90.82%。 2018年营收情况一览表
根据初步统计测算，2018年公司实现利润总额7377.57万元，较2017年同期相比增长897.57万元，增长率13.85%；实现净利润5533.18万元，较2017年同期相比增长1073.02万元，增长率24.06%。 2018年主要经济指标 三、基本假设
文献综述报告 （2015届本科） 学院：工程学院 专业：电气工程及其自动化班级：电气2班 姓名：张越 学号：1127226 指导教师：谢嘉 2015年 6 月
小型风力发电系统研究与设计 前言： 随着近年来地球温室效应加重，传统化石燃料供应愈发紧张，人们开始进行新能源的寻找和开发。而风能作为一种无污染的可再生能源，其利用简单、取之不尽用之不竭的特点使其在新能源领域脱颖而出。据研究，如果全球风能总量的1%被利用，那么世界3%的能源就可以被节省下来。风能的利用在未来也许会取代传统化石燃料以及核能等能源方式。世界各国均把风力发电作为应对能源短缺、大气污染、节能减排等问题的有效解决措施。而小型发电系统在日常生活中如何应用也受到越来越多的关注。 1 风力发电研究的背景和意义 风力发电是电力可持续发展的最佳战略选择。清洁、高效成为能源生产和消费的主流，世界各国都在加快能源发展多样化的步伐。从 20 世纪 90 年代开始，世界能源电力市场发展最为迅速的已经不再是石油、煤和天然气，而是太阳能发电、风力发电等可再生能源。世界各地都在通过立法或不同的优惠政策积极激励、扶持发展风电技术，而中国是风能资源较丰富的国家，更需要开发利用风电技术。技术创新使风电技术日益成熟。目前，在发达国家风电的年装机容量以 35.7%高速度增长。一个重要原因是各国积极以科学的发展观，采取技术创新，使风电技术日益成熟。目前单机容量 50kW、600kW、750kW 的风电机组已达到批量商业化生产的水平，并成为当前世界风力发电的主力机型，兆瓦级的机组也已经开发出来，并投入生产试运行。同时，在风电机组叶片设计和制造过程中广泛采用了新技术和新材料，风电控制系统和保护系统广泛应用电子技术和计算机技术，有效地提高风力发电总体设计能力和水平，而且新材料和新技术对于增强风电设备的保护功能和控制功能也有重大作用。技术进步使风电成本具有市场竞争能力。长期以来，人们以风电电价高于火电电价为由，一直忽视风电作为清洁能源对于能源短缺和环境保护的意义，忽视了风电作为一项高新技术产业而将带来的巨大前景。近 10 年来，风电的电价呈快速下降的趋势，并且日趋接近常规发电的成本。世界风力发电能力每增加一倍，成本就下降 15%。按照这一规律计算，近几年的风电增长率一直保持在 30%以上，这就意味着每隔 30 个月左右，成本就会下降 15%。风力发电将能迅速缓解我国能源急需和电力短缺的局面，近两年中国出现大面积的缺电，风能发电对于缓解缺电具有非同寻常的意义。风电的诸多优势中，一个重要特点是风电上马快，不像
垂直轴风力发电机 增加概述及概述图片垂直轴风力发电机在风向改变的时候无需对风，在这点上相对于水平轴风力发电机是一大优势，它不仅使结构设计简化，而且也减少了风轮对风时的陀螺力。 目录 垂直轴风力发电机的分类 垂直轴风力发电机发展 风力发电设备行业的发展 新型垂直轴风力发电机（H型）一、技术原理 二、功率特性 三、结构 附：现有垂直轴风力发电电源比较： 垂直轴风力发电机的特点 现状垂直轴风力发电机的分类 垂直轴风力发电机发展 风力发电设备行业的发展 新型垂直轴风力发电机（H型）一、技术原理 二、功率特性 三、结构 附：现有垂直轴风力发电电源比较： 垂直轴风力发电机的特点 现状 展开编辑本段垂直轴风力发电机的分类 尽管风力发电机多种多样，但归纳起来可分为两类：①水平轴风力发电机，风轮的旋转轴与风向平行；②垂直轴风力发电机，风轮的旋转轴垂直于地面或者气流方向。利用阻力旋转的垂直轴风力发电机有几种类型，其中有利用平板和被子做成的风轮，这是一种纯阻力装置；S型风车，具有部分升力，但主要还是阻力装置。这些装置有较大的启动力矩，但尖速比低，在风轮尺寸、重量和成本一定的情况下，提供的功率输出低。达里厄式风轮是法国G.J.M达里厄于19世纪30年代发明的。在20世纪70年代，加拿大国家科学研究院对此进行了大量的研究，现在是水平轴风力发电机的主要竞争者。达里厄式风轮是一种升力装置，弯曲叶片的剖面是翼型，它的启动力矩低，但尖速比可以很高，对于给定的风轮重量和成本，有较高的功率输出。现在有多种达里厄式风力发电机，如Φ型，Δ型，Y型和H型等。这些风轮可以设计成单叶片，双叶片，三叶片或者多叶片。其他形式的垂直轴风力发电机有马格努斯效应风轮，他由自旋的圆柱体组成，当它在气流中工作时，产生的移动力是由于马格努斯效应引起的，其大小与风速成正比。有的垂直轴风轮使用管道或者漩涡发生器塔，通过套管或者扩压器使水平气流变成垂直气流，以增加速度，偶写还利用太阳能或者燃烧某种燃料，是水平气流变成垂直方向的气流。 编辑本段垂直轴风力发电机发展 垂直轴风力发电机——使风电建筑一体化成为可能风力发电和太阳能发电一样，最初是为了解决应急电源和边远地区供电而开发出来的产品，因而在最初发展并不是很快。到了上个世纪二、三十年代，全球经济危机带来的能源紧张，让世界各国的专家想到了以风力发电作为补充能源的可行性。第二次世界大战后，各国纷纷进行研究，由于当时的技术水
第三章 水平轴风力发电机组空气动力学理论 研究风能工程中的空气动力问题的方法有理论计算，风洞实验和风场测试，它们相互补充，相互促进。由于绕风力机的流动十分复杂，目前，理论计算还有一定的局限性，因此，还需要通过风洞实验和风场测试的方法来加以补充和完善。 本章主要围绕水平轴风力发电机组空气动力学理论进行阐述，内容包括动量理论，叶素理论，叶素-动量理论等基本理论，风轮的气动特性，叶片设计，叶尖损失，翼型升力和阻力等内容； 研究风力发电机的气东理论需要具备一定的流体动力学的知识，诸如不可压缩气流静态贝努利（Bernoulli ）方程和连续性概念。Biot-Savart 法则，类似于电磁场来确定涡流速度，Kutta-Joukowski 确定边界涡流等。 3.1 基本理论 3.1.1动量理论 动量理论可用来描述作用在风轮上的力与来流速度之间的关系。 流经转动盘面的整个气体流速的变化 ()a U U d -=∝1乘以质量流率，即是整个气体流动量的改变： ()d d w U A U U ρ-=∝动量变化率 （3- 1） 动量的变化完全来自于制动桨盘的静压的改变，而且整个流管周围都被大气包围，上下静压差为0，所以有： ()()()a U A U U A p p d w d d d --=-∝∝-+ 1ρ （3- 2） 通过贝努利方程可以获得此压力差-+-d d p p ，因为上风向和下风向的能量不 同，贝努利方程表示在稳定条件下，流体中的整个能量由动能、静压能和位能组成。不对流体做功或流体不对外做功的情况下，总能量守恒，因此对单位气流，有下式成立： .tan 2 12t cons gh p U =++ρρ （3- 3） 上风向气流有： d d d d d gh p U p gh U ρρρρ++=+++∝∝∝∝∝222 121 (3- 4) 假设气体未压缩d ρρ=∝，并且在水平方向d h h =∝ 则 +∝∝+=+d d p U p U 222 121ρρ (3- 4a) 同样下风向气流有： -∝+=+d d w p U p U 222 121ρρ ( 3- 4b) 两方程相减得到：
摘要 为了解决日益严重的环境污染和能源危机的问题，开发了一种以风力的发动机。关键词：风力发电机小型风力发电机风力垂直轴
Abstract Key words： 设计的300W小型垂直轴风力发电机，并设置了多种传感器，充分应用原发动机的电控系统，实现精确控制。 2．1 压力调节器 压力调节器上装有压力传感器且与驾驶室内控制面板相连，这样在驾驶室内即可通过压力值了解风力的大小。在压力调节器前分别安装有加温器和过滤器。其中加温器是为了给风加热，以避免因风压力降低吸收热量而使压力调节器冻结。过滤器是为了滤除气体中的杂质，以避免减压器阀口被堵塞。风力压力调节器后连接电磁阀，当发动机出现故障或发动机熄火时，电磁阀自动切断风的供给。 2.2 气体流量阀 气体流量阀可精确控制双风力工作状态下的风力流量。其内有一小容积室，与风力喷射器、风压力传感器和温度传感器相连，2个传感器分别测出容积室中风的压力和温度。中央控制器(ECU)将实测风压力与存储在ECU内的目标压力值相比较，根据二者的差值调整容积室的容积，保证确的风喷射量。风以1O～80 Mpa的喷射压力喷入时进气道内，与空气充分混合后进入气缸。风力喷射器的喷孔与空气的流向相反，使风与空气充分混合。 2.3 中央控制器 ECU是YC6108双风力发动机的控制核心，它接受8个传感器的信息，通过计算分析处理后，向空气风力控制器及气体流量阀等主要执行器发出指令，控制双风力状态下的空气量以及风力的流量，进而保证发动机的性能。ECU具有故障自诊断功能。当控制系统出现问时，ECU 自动记录错误信息，并将错误代码在控制面板上显示出来。它可自动记录风流量、空气流量风温度和压力、进气温度、进气压力等3O余个参数随时间变化的曲线，并进行分析。
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
１００１－３９９７（ ２０１１ ）０８－００８４－０３ 垂直轴风力发电机结构研究进展 陈兴华吴国庆曹阳茅靖峰张旭东张玉梅迟晓妮 （南通大学机械工程学院江苏省风能应用技术工程中心，南通２２６０１９） Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｖｅｒｔｉｃａｌ ａｘｉｓ ｗｉｎｄ ｔｕｒｂｉｎｅ ＣＨＥＮ Ｘｉｎｇ－ｈｕａＷＵ Ｇｕｏ－ｑｉｎｇＣＡＯ ＹａｎｇＭＡＯ Ｊｉｎｇ－ｆｅｎｇＺＨＡＮＧ Ｘｕ－ｄｏｎｇＺＨＡＮＧ Ｙｕ－ｍｅｉＣＨＩ Ｘｉａｏ－ｎｉ ［摘要］与水平轴风力发电机相比，垂直轴风力发电机具有结构对称、风能利用率高、噪音低等优 点，有着较为广阔的市场前景。首先对垂直轴与水平轴风力机作了比较，分析了垂直轴风力发电机的特 点，简要地概述了垂直轴风力机的先后发展，分别介绍了常见的萨渥纽斯阻力型、达里厄型及其变形结构等垂直轴风力机的结构，阐述了国内外学者对垂直轴风力机结构的研究现状，最后简要地分析了设计垂直轴风力机所面临的主要问题。 垂直轴风力发电机；风力发电；聚能装置 ＴＨ１２２；ＴＫ８９Ａ ２０１０－１０－０７江苏省科技支撑计划项目（ ＢＥ２００８０７４），江苏省科技支撑计划项目（ＢＥ２００９０９０）， 南通大学研究生科技创新计划项目（ＹＫＣ０９０１１） 万方数据
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＠＠［１］孙云峰，田德，王海宽，等．垂直轴风力发电机的发展概况及趋势［Ｊ］．农 村牧区机械化，２００８（２）：４２－４４． ＠＠［２］李岩．叶片重叠比对Ｓａｖｏｎｉｕｓ风力机性能的影响［Ｊ］．可再生能源， ２００８，２６（３）：３１－３３． ＠＠［３］田海姣，王铁龙，王颖．垂直轴风力发电机发展概述［Ｊ］．应用能源技术， ２００６（１１）：２２－２７． ＠＠［４］叶杭冶．风力发电机组的控制技术［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００７： １１－３３ ＠＠［５］梁昌鑫，贾廷纲，陈孝祺．国内外风电的现状和发展趋势［Ｊ］．上海电机 学院学报，２００９，１２（１ ）：７３－７７． ＠＠［６］郎晓飞．高效垂直轴风力发电机：中国，２００６１００５２８９２．５［Ｐ ］．２００６－０８－ １０［ ２００８－０２－１３］． ＠＠［７］严强．垂直轴风力发电机的叶片支持翼结构：中国，２００６１０１１７０１７．０ ［Ｐ］．２００６－１０－１１ ［２００７－１０－１１］． ＠＠［８］蒋超奇，严强．水平轴与垂直轴风力发电机的比较研究［Ｊ］．上海电力， ２００７（２）：１６３－１６５． 万方数据
水平轴与垂直轴风力发电机的比较 班级：学号：姓名： 摘要：本文主要对水平轴风力发电机与垂直轴风力发电机在设计方法、结构等多方面进行了比较，最终得出垂直轴风力发电机大有可为的结论。 关键词：风力发电机；垂直轴；水平轴；设计； 1 引言 风能是一种取之不尽,无任何污染的可再生能源。地球上的风能资源极其丰富，据专家估计，仅1%的地面风力就能满足全世界对能源的需求。人类利用风能已有数千年历史，在蒸汽机发明以前风能曾作为重要的动力，应用于人类生活的众多方面。风力发电的探索，则起源于19世纪末的丹麦，但是直到20世纪70年代以前，还只有小型充电用风力发电机达到实用阶段。1973年爆发石油危机以后，美国、西欧等发达国家为寻求替代石油燃料的能源，投入了大量经费，动员高科技产业，利用计算机、空气动力学、结构力学和材料科学等领域的新技术研制风力发电机组，开创了风能利用的新时代。由于风力发电技术的不断发展，风力发电越来越受到世界各国的重视。 垂直轴风车很早就被应用于人类的生活领域中，中国最早利用风能的形式就是垂直轴风车。但是垂直轴风力发电机的发明则要比水平轴的晚一些，直到20世纪20年代才开始出现（Savonius式风轮——1924年，Darrieus式风轮——1931年）。由于人们普遍认为垂直轴风轮的尖速比不可能大于1，风能利用率低于水平轴风力发电机，因而导致垂直轴风力发电机长期得不到重视。 随着科技的发展和人类认识水平的不断提高，人们逐渐认识到垂直轴风轮的尖速比不能大于1仅仅适用于阻力型风轮（Savonius式风轮），而升力型风轮（Darrieus式风轮）的尖速比甚至可以达到6，并且其风能利用率也不低于水平轴。近年来，越来越多的机构和个人开始研究垂直轴风力发电机，并取得了长足的发展。
垂直轴风力发电机研究 报告 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】
垂直轴风力发电机研究报告 1.垂直轴与水平轴对比 垂直轴风力发电机与水平轴风力发电机相比，有其特有的优点： ①水平轴风力发电机组的机舱放置在高高的塔顶，而且是一个可旋转360度的活动联接机构，这就造成机组重心高，不稳定，而且安装维护不便。垂直轴风力发电机组的发电机，齿轮箱放置在底部，重心低，稳定，维护方便，并且降低了成本。 ②风力发电机的客户越来越需要使用寿命长、可靠性高、维修方便的产品。垂直轴风轮的翼片在旋转过程中由于惯性力与重力的方向恒定，因此疲劳寿命要长于水平轴风轮；垂直轴风力发电机的构造紧凑，活动部件少于水平轴风力机，可靠性较高；垂直轴系统的发电机可以放在风轮下部甚至地面上，因而便于维护。 ③风力发电机由于高度限制和周围地貌引发的乱流，常常处于风向和风强变化剧烈的情况，垂直轴风力发电机有克服“对风损失”和“疲劳损耗”上有水平轴风力发电机不可比的优点，且理论风能利用率可达40％以上．因此在考虑了较小的启动风速和对风力机影响较大的“对风损失”之后，从而提高垂直轴风轮的风能实际利用率。 ④水平轴风力发电机组机仓需360度旋转，达到迎风目的。这个调节系统包含有旋转机构，风向检测，角位移发送，角位移跟踪等系统。垂直轴风力机不要迎风调节系统，可以接受360度方位中任何方向来风，主轴永远向设计方向转动。 ⑤水平轴风力发电机的翼片受到正面风载荷力，离心力，翼片结构相似悬臂梁。翼片根部受到很大弯矩产生的应力。而且翼片在旋转一周的过程中，受惯性力和重力的综合作用，惯性力的方向是随时变化的，而重力的方向始终不变，这样翼片所受的就是一个交变载荷，这就要求翼片有很高的的疲劳强度，因此大量事故都是翼片根部折断。而垂直轴风机的翼片主要承受拉应力，不易折断，寿命长。
第37卷?第2期?2015-02(下)? 【47】 水平轴风力发电机塔架的有限元分析 Finite element analysis of wind turbine tower with horizontal axis 陈志敏，孙华东 CHEN Zhi-min, SUN Hua-dong （中北大学 应用力学研究所，太原 030051） 摘 要：利用有限元分析软件aNSYS对某型风力发电机塔架为研究对象，建立其有限元模型，对其进 行静力分析，模态以及屈曲分析。得出塔架整体结构满足强度要求，不会出现失稳现象，门洞处需要采取加固措施，风机正常工作下不会发生共振现象。 关键词：风力发电机塔架；aNSYS；固有频率；屈曲中图分类号：TB122 文献标识码：a 文章编号：1009-0134(2015)02(下)-0047-02Doi：10.3969/j.issn.1009-0134.2015.02(下).15 收稿日期：2014-09-24 作者简介：陈志敏（1990 -），男，江西赣州人，硕士，研究方向为材料与结构的动力响应。 0 引言 在绿色能源的大背景下，由于风力发电不需要燃料，也不会产生辐射和空气污染，风力发电在世界掀起一股热潮。风力发电机工作时，塔架所受的动力作用主要有三种：塔顶风机的压力作用，风轮转动的激励作用和风荷载作用[1]。为了确保塔架和风机有更好的动力相容性，必须避开风轮转动时产生的激励频率，防止共振现象的发生。塔架是高耸结构，塔顶所受风机的压力作用越大，结构抵抗横向变形的能力越小。塔架受风荷载的作用，产生横向挠动，当横向挠动过大时，结构会发生屈曲破坏。本文在考虑塔架门洞的情况下，采用有限元分析软件ANSYS 对某型1.5兆瓦风力发电机塔架建立有限元模型，对塔架进行模态分析，整体强度分析以及屈曲分析。 1 塔架的有限元模型 本文所研究的塔架是圆筒式的钢材料塔架，该塔架高度为73m ，轮毂中心高度为74.5m ，底部直径4.2m ，顶部直径2.6m ，最大壁厚28mm ，最小壁厚10mm ，由四段圆筒用法兰盘联接而成，结构为壁厚渐变空心圆柱状。塔顶质量为90t ，偏心距1.2m 。塔架的材料为 Q345C 钢，弹性模量E=206GPa ，泊松比μ=0.3，密度为ρ=7850kg/m 3，屈服强度s σ=325MPa ～345MPa 。本文使用ANSYS 软件1:1建立塔架的三维实体模型，进行有限元分析。单元类型选用20节点SOLID95三维六面体实体单元，该塔架的有限元模型共有160165个节点。 2 塔架的静力分析 2.1 塔筒筒身风荷载计算 根据我国《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012） [2] 规定垂直作用于建筑物表面单位面积上的风荷载标准 值按下式计算： 0)()()(ωμμβωz z z s z z = (1)式中：)(z ω为作用在塔筒表面任意高度z 处的风荷载标准值（kg/m 2）；z β为z 高度处的风振系数；)(z z μ为风压高度变化系数；)(z s μ为风荷载体型系数；0ω为基本风压（kg/m 2）[3]。 32.0)1.0()(z z z =μ (2) (3)式中：1ξ为脉动增大系数，根据文献[2]取为2.16，1υ为脉动影响系数，B θθυν885.01=，νθ=1.5，B θ为风载所在截面直径与塔筒底部直径的比值；z ?为第一振型系数，用下式计算： 443223/)46(H z H z H z z +?=? (4) 2.2 塔顶风荷载计算 额定风况下的气动荷载计算： 22P P V R C F π= (5) 切出风况下的气动荷载计算： 2 24.0d P V R C F π= (6)极限风况下的气动荷载计算： 2 08.0s b BV A F = (7) 式中：C p 为风力发电机风能利用系数R ；为风轮叶片半径；V p 为额定风速；V d 为切出风速；V s 为极限风速；A b 为风轮的投影面积；B 为风轮叶片的数目。2.3 应力及位移计算结果 由表1可以看出，风力发电机在额定风况和切出风况下的最大应力都远远小于屈服强度，满足强度要求[4]。在极限风况下塔架的Von Mises 最大应力为275MPa ，屈服强度为325MPa ，安全系数为1.18，理论
山东华宇职业技术学院 高职毕业生毕业设计<论文）课题名称小型垂直轴风力发电系统设计专业机电一体化 班级 09高职机电5班 学号 20092080544 姓名张晟铭 指导教师王爱玲
毕业设计<论文）任务书 毕业设计<论文）题目：小型垂直轴风力发电系统设计 专业：机电一体化专业姓名：张晟铭 毕业设计<论文）工作起止时间：2018年10月——2018年11月 毕业设计<论文）的内容要求： <1）本设计主要讨论大规模风电并网引起的电力系统运行与稳定问题及其相 关技术解决措施,主要包括大规模风电并网对电压的影响及风电场的电压控制 问题。 <2）大规模风电并网对稳定性的影响及风电机低电压穿越能力的问题。大规模风电并网对调度运行的影响和风电功率预测的必要性3方面内容,并针对每一个问题提出了相关的应对策略。 <3）本设计对大规模风电并网引起的电力系统运行与稳定的问题进行了分析探讨, 并在此基础上提出了相关的技术解决措施。 指导教师<签名）： 年月日
毕业设计开题报告 一、课题设计<论文）目的及意义 风力发电是21世纪重要的绿色能源,也是化石能源的重要替代能源之一。加快发展风力发电,是世界许多国家解决能源可持续利用的重要举措。我国风电发展迅速,但同时也带来了大规模风电并网的问题。本设计主要讨论大规模风电并网引起的电力系统运行与稳定问题及其相关技术解决措施,主要包括大规模风电并网对电压的影响及风电场的电压控制问题。大规模风电并网对稳定性的影响及风电机低电压穿越能力的问题。大规模风电并网对调度运行的影响和风电功率预测的必要性3方面内容,并针对每一个问题提出了相关的应对策略。 1、培养学生综合运用理论知识，及独立分析原因。 2、根据风力发电机工作性能的要求，运用所学专业知识，学会制定故障诊断过程的能力。 3、培养学生学习和应用各种先进技术资料，特别是对风力发电的技术资料有一定的涉及，以便能掌握其故障诊断、检测的方法和步骤。 4、进一步增强自己独立分析问题、独立思考问题的基本能力，为今后工作打下良好的基础。 二、课题设计<论文）提纲 1、对于风力发电机的结构和基本配置以及要求 2、风力发电机叶轮的基本运动流程 3、具体的实施步骤和应注意事项 三、课题设计<论文）思路、方法及进度安排 设计思路 1、查阅相技术资料，回顾并掌握专业理论知识。 2、结合目前科技成果，查阅了大量的相关资料，利用先进的技术，合理的方法，利用相关的专业知识，设计了这种技术较先进、性能可靠、自动化程度较高的风力发电系统。 3、完成小型垂直轴风力发电机的相关步骤和注意事项。 4、整理资料。 进度安排