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
风速V1是给定的，P的大小取决于V2，对N 微分求最大值：
令其等于0，求解方程，得V2=1/3V1。
贝茨理论说明，理想的V1风能对风轮叶片做功的最高效率是59．3％。一般设计时根据叶片的数量、叶片翼型、功率等情况，取0.25～0.45.
2.2.2叶素理论
将叶片沿展向分成若干个微段，每个微段称为一个叶素。这里假设每个微段之间没有干扰，叶素本身可以看成一个二元翼型。如图所示：
风轮半径为r处叶素上的推力和转矩分别为:
式中B为叶片数。
干扰系数，又称诱导系数，共有两个：一个是轴向干扰系数a, 另一个是切向干扰系数b。它们的物理意义是气流通过风轮时，风轮对气流速度的影响。换言之，气流在通过风轮时，气流的轴向速度与切向速度都要发生变化。而这个变化就是以a,b为系数时对气流速度所打的折扣。
2.2.3动量理论
在风轮扫掠面内半径r处取一个圆环微元体，如图所示。应用动量定理，作用于风轮（r,r+dr)环形域上：
推力：
转矩：
如果忽略叶型阻力，则
2.3风力机的特性系数
2.3.1风能利用系数Cp
风力机从自然风能中吸取能量的大小程度用风能利用系数Cp表示
P—风力机实际获得的轴功率，单位为W；S一风轮的扫风面积，单位为m；v一上游风速，单位为m／s，p一空气密度，单位为kg／m3。
2.3.2叶尖速比λ
为了表示风轮在不同风速中的状态，用叶片的叶尖圆周速度与风速之比来衡量，称为叶尖速比λ。
式中n—风轮的转速，单位为r／s；w一风轮角频率，单位为rad／s，R一风轮半径，单位为m2；v一上游风速，单位为m／s。
2.4 翼型介绍
2.4.1翼型的发展概述
随着航空科学的发展，世界各主要航空发达的国家建立了各种翼
型系列。美国有NACA系列，德国有DVL系列，英国有RAF系列，苏联有ЦΑΓИ系列等。这些翼型的资料包括几何特性和气动特性，可供气动设计人员选取合适的翼型。在现有的翼型资料中，NACA 翼型系列的资料比较丰富，飞行器上采用这一系列的翼型也比较多。NACA翼型系列主要包括下列一些翼型族：
①4位数翼型族:这是最早建立的一个低速翼型族。例如，NACA2415翼型，其含义第一位数值2表示最大相对弯度为2%；第二位数4表示最大弯度位于翼弦前缘的40%处；末两位数15表示相对厚度为15%。这一族翼型的中线由前后两段抛物线组成，厚度分布函数由经验的解析公式确定。
②5位数翼型族：这是在4位数翼型族的基础上发展的。这一族翼型的中线有两种类型，一类是简单中线，它的前段为三次曲线，后段为直线；另一类是S形中线，前后两段都是三次曲线，后段上翘的形状能使零升力矩系数为零，这个特性通过第三位数来表征，例如NACA24015中0表示后段为直线。这族翼型的厚度分布与4位数翼型族的相同。
③6族翼型：适用于较高速度的一些翼型族，得到广泛应用。这种翼型又称层流翼型，它的前缘半径较小，最大厚度位置靠后，能使翼型表面上尽可能保持层流流动，以便减小摩擦阻力。
④1族、7族、8族等翼型族，还有各种修改翼型。
2.4.2 NACA翼型简介
由于普通航空翼型的空气动力学性能在二十世纪上半叶已得到
充分的研究，所以传统风力机叶片翼型一般沿用航空翼型。最常用且最具代表性的传统风力机翼型为NACA翼型，故本文以此翼型族作为研究叶片翼型。NACA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(缩写NASA)前身国家航空咨询委员会(缩写NACA)提出的。NACA翼型由厚度和中弧线迭加而成。
1．NACA四位数字翼型族NACA四位数字翼型表达形式为：NACAXXXX 第一个数字表示最大相对弯度的百倍数值：第二个数字表示最大弯度相对位置的十倍数值；最后两个数字表示最大相对厚度t的百倍数值。例如NACA4412翼型，其最大相对弯度为4％；最大弯度相对位置为40％；最大相对厚度为12％。
2．NACA五位数字翼型族NACA五位数字翼型表达形式为：NACAXXXXX 第一个数字表示弯度，但不是一个直接的几何参数，而是通过设计的升力系数来表达的，这个数乘以3／2就等于设计升力系数的十倍，但第一个数字近似等于最大相对弯度的百倍数值；第二个数字表示最大弯度相对位置的20倍；第三个数字表示中弧线后段的类型，“0”表示直线，“1’’表示反弯度曲线；最后两个数字表示最大相对厚度t的百倍数值。例如NACA23012翼型，其设计升力系数为2X3/2÷10=0.30；最大相对弯度约为2％；最大弯度的相对位置为15％；中弧线后段为直线；最大相对厚度为12％。水平轴风力机(HAWT)多采用NACA44XX系列翼型和NACA230XX系列翼型(其中XX表示最大相对厚度)，最大相对厚度从根部的28％左右到尖端的大约12％。
风力发电，是能源业又一突破，其中风力发电机功不可没。通过风力发电机工作原理图，我们可以清晰了解各种奥妙。其实，风力发电机工作原理图并不是那么难懂。下面，我们一起来对风力发电机工作原理图进行详细的剖析和解读吧! 风力发电机为一由转动盘、固定盘、风轮叶片、固定轮、立竿、集电环盘、舵杆、尾舵和逆变器组成的系统。转动盘和固定盘构成该系统的发电机，逆变器包括50赫正弦波振荡器、整形电路、低压输出电路和倒相推挽电路。 风力发电机工作原理就是通过叶轮将风能转变为机械转距(风轮转动惯量)，通过主轴传动链，经过齿轮箱增速到异步发电机的转速后，通过励磁变流器励磁而将发电机的定子电能并入电网。如果超过发电机同步转速，转子也处于发电状态，通过变流器向电网馈电。 最简单的风力发电机可由叶轮和发电机两部分构成，立在一定高度的塔干上，这是小型离网风机。最初的风力发电机发出的电能随风变化时有时无，电压和频率不稳定，没有实际应用价值。为了解决这些问题，现代风机增加了齿轮箱、偏航系统、液压系统、刹车系统和控制系统等。 齿轮箱可以将很低的风轮转速(1500千瓦的风机通常为12-22转/分)变为很高的发电机转速(发电机同步转速通常为1500转/分)。同时也使得发电机易于控制，实现稳定的频率和电压输出。偏航系统可以使风轮扫掠面积总是垂直于主风向。要知道，1500千瓦的风机机舱总重50多吨，叶轮30吨，使这样一个系统随时对准主风向也有相当的技术难度。 风机是有许多转动部件的，机舱在水平面旋转，随时偏航对准风向;风轮沿水平轴旋转，以便产生动力扭距。对变桨矩风机，组成风轮的叶片要围绕根部的中心轴旋转，以便适应不同的风况而变桨距。在停机时，叶片要顺桨，以便形成阻尼刹车。 早期采用液压系统用于调节叶片桨矩(同时作为阻尼、停机、刹车等状态下使用)，现在电变距系统逐步取代液压变距。 就1500千瓦风机而言，一般在4米/秒左右的风速自动启动，在13米/秒左右发出额定功率。然后，随着风速的增加，一直控制在额定功率附近发电，直到风速达到25米/秒时自动停机。 现代风机的设计极限风速为60-70米/秒，也就是说在这么大的风速下风机也不会立即破坏。理论上的12级飓风，其风速范围也仅为32。7-36。9米/秒。 风机的控制系统要根据风速、风向对系统加以控制，在稳定的电压和频率下运行，自动地并网和脱网;同时*齿轮箱、发电机的运行温度，液压系统的油压，对出现的任何异常进行报警，必要时自动停机，属于无人值守独立发电系统单元。
毕 业 论 文 题 目： 风力发电机的设计及风力发电系统的研究
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
目录 摘要 ..............................................................................................I ABSTRACT ......................................................................................II 第1章绪论 .. (1) 1.1 开发利用风能的动因 (1) 1.1.1 经济驱动力 (1) 1.1.2 环境驱动力 (2) 1.1.3 社会驱动力 (2) 1.1.4 技术驱动力 (2) 1.2 风力发电的现状 (2) 1.2.1 世界风力发电现状 (2) 1.2.2 中国风力发电现状[13] (3) 1.3风力发电展望 (3) 第2章风力发电系统的研究 (5) 2.1 风力发电系统 (5) 2.1.1 恒速恒频发电系统 (5) 2.1.2 变速恒频发电机系统 (6) 2.2 变速恒频风力发电系统的总体设计 (10) 2.2.1 变速恒频风力发电系统的特点 (10) 2.2.2 变速恒频风力发电系统的结构 (10) 2.2.3 变速恒频风力发电系统运行控制的总体方案 (20) 第3章风力发电机的设计 (27) 3.1 概述[11] (27) 3.2 风力发电机 (28) 3.2.1 风力发电机的结构 (28) 3.2.2 风力发电机的原理 (29) 3.3 三相异步发电机的电磁设计 (29) 3.3.1 三相异步发电机电磁设计的特点 (30) 3.3.2 三相异步发电机和三相异步电动机的差异[2] (30) 3.3.3 三相异步发电机的电磁设计方案 (31) 3.3.4 三相异步发电机电磁计算程序 (32)
GPS接收机的组成及工作原理 目录 第一节 GPS接收机的分类 第二节 GPS接收机组成及工作原理第三节 GPS接收机的构成 第四节注意事项 第五节常见问题及解决方法
第一节 GPS接收机的分类 根据GPS用户的不同要求，所需的接收设备各异。随着GPS定位技术的迅速发展和应用领域的日益扩大，许多国家都在积极研制、开发适用于不同要求的GPS接收机及相应的数据处理软件。 1、按用途分可分为： （1）导航型接收机：①车载型 ②航海型 ③航空型 ④星载型 （2）测地型接收机 (3) 授时型接收机 2、按接收机的载波频率分类（或者说按接受机的卫星信号频率分类） （1）单频接收机 （2）双频接收机 3、按接收机的通道数分类： （1）多通道接收机 （2）序贯通道接收机 （3）多路复用通道接收机 4、按工作原理分类： （1）码相关型接收机 （2）平方型接收机 （3）混合型接收机 （4）干涉型接收机 5、按接收卫星系统分类 （1）单星系统 （2）双星系统 （3）多星系统 6、按接收机的作业模式分类 （1）静态接收机 （2）动态接收机 7、按接收机的结构分类 （1）分体式接收机 （2）整体式接收机 （3）手持式接收机 目前生产GPS测量仪器的厂家有几十家，产品有几百种，但拥有较为成熟产品的不外乎几家，在我国测绘市场占有份额较大的有Trimble、Leica、Ashtech、Javad（Topcon）、Thales（DSNP）加拿大诺瓦太（NoVAteL）等。我国的南方测绘仪器公司和中海达测绘仪器公司也已经有了自己的GPS产品，北京、苏州光学仪器厂也已开始了GPS设备的研制与开发工作。
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
风力发电机结构图分析风力发电机原理 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。风力研究报告显示：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。下面先看风力发电机结构图。 风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行;我国也在西部地区大力提倡。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。
风力发电机结构图指出：风力发电机因风量不稳定，故其输出的是13～25v变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流220v市电，才能保证稳定使用。 通常人们认为，风力发电的功率完全由风力发电机的功率决定，总想选购大一点的风力发电机，而这是不正确的。风力发电机结构图显示：目前的风力发电机只是给电瓶充电，而由电瓶把电能贮存起来，人们最终使用电功率的大小与电瓶大小有更密切的关系。功率的大小更主要取决于风量的大小，而不仅是机头功率的大小。在内地，小的风力发电机会比大的更合适。因为它更容易被小风量带动而发电，持续不断的小风，会比一时狂风更能供给较大的能量。当无风时人们还可以正常使用风力带来的电能，也就是说一台200w风力发电机也可以通过大电瓶与逆变器的配合使用，获得500w甚至1000w乃至更大的功率出。 现代变速双馈风力发电机的工作原理就是通过叶轮将风能转变为机械转距(风轮转动惯量)，通过主轴传动链，经过齿轮箱增速到异步发电机的转速后，通过励磁变流器励磁而将发电机的定子电能并入电网。如果超过发电机同步转速，转子也处于发电状态，通过变流器向电网馈电。 最简单的风力发电机可由叶轮和发电机两部分构成，立在一定高度的塔干上，这是小型离网风机。最初的风力发电机发出的电能随风变化时有时无，电压和频率不稳定，没有实际应用价值。为了解决这些问题，现代风机增加了齿轮箱、偏航系统、液压系统、刹车系统和控制系统等。 齿轮箱可以将很低的风轮转速(1500千瓦的风机通常为12-22转/分)变为很高的发电机转速(发电机同步转速通常为1500转/分)。同时也使得发电机易于控制，实现稳定的频率和电压输出。偏航系统可以使风轮扫掠面积总是垂直于主风向。要知道，1500千瓦的风机机舱总重50多吨，叶轮30吨，使这样一个系统随时对准主风向也有相当的技术难度。 风机是有许多转动部件的，机舱在水平面旋转，随时偏航对准风向;风轮沿水平轴旋转，以便产生动力扭距。对变桨矩风机，组成风轮的叶片要围绕根部的中心轴旋转，以便适应不同的风况而变桨距。在停机时，叶片要顺桨，以便形成阻尼刹车。 早期采用液压系统用于调节叶片桨矩(同时作为阻尼、停机、刹车等状态下使用)，现在电变距系统逐步取代液压变距。 就1500千瓦风机而言，一般在4米/秒左右的风速自动启动，在13米/秒左右发出额定功率。然后，随着风速的增加，一直控制在额定功率附近发电，直到风速达到25米/秒时自动停机。 现代风机的设计极限风速为60-70米/秒，也就是说在这么大的风速下风机也不会立即破坏。理论上的12级飓风，其风速范围也仅为32.7-36.9米/秒。 风力发电机结构图显示：风机的控制系统要根据风速、风向对系统加以控制，在稳定的电压和频率下运行，自动地并网和脱网;同时监视齿轮箱、发电机的运行温度，液压系统的油压，对出现的任何异常进行报警，必要时自动停机，属于无人值守独立发电系统单元
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。
接收机要求指标大致为：噪声系数,灵敏度，线性度，动态范围，内部杂散等。 接收机大致原理图如下： 带通滤波器：(抑制杂散，减小本振泄漏对天线与系统电路产生的相应) LNA:在线性恶化的前提下提供一定增益，以抑制后续电路的噪声（要求低噪声
系数，合适的增益，高的三阶互调截点以及低的功耗） 镜像抑制滤波器： MIXER:是接收机中输入射频信号最强的模块（线性度尤为重要，高的三阶互调截点，同时要求低的噪声系数） 中频滤波器：抑制相邻信道干扰，提高选择性。 接收机的主要结构类型：1.超外差接收机结构 2.零中频接收机 3.镜频抑制接收机 4.低中频接收机 超外差接收机： 超外差接收机结构 超外差将射频输入信号与本地振荡器产生的信号相乘 优点：在低中频上实现相对带宽较窄，矩形系数较高的中频滤波器，以提高接收机的选择性，而且增益可以中频获得，降低了射频和实现高增益的难度，当射频信号频率上升到微波甚至毫米波时，可采用二次变频方法以降低滤波器实现的难度，保证接收机的选择性。 优点总结：提高了接收机的选择性，降低了射频级实现高增益的难度 缺点：结构复杂，模拟器件多，体积，重量方面不令人满意。当接收信号的频率较高时，VCO的设计变得困难 总结：对中频结构接收机，要面临镜像频率干扰，因此合理选择中频与高质量的带通滤波器对于滤除镜像频率十分重要。 镜频抑制接收机结构：Hartley与Weaver
Hartley 假如有用信号t w V s S cos 与其镜像信号t w V t t cos 同时进入信道。即： t w V t w V t V t t s S i cos cos )(+= 则图中上之路与下之路分别为： t w t w V t w V t V LO t t s S a sin )cos cos ()(+= t w V t w V IF t IF S sin 2 sin 2-= t w t w V t w V t V LO t t s S a cos )cos cos ()(+= t w V t w V IF t IF S cos 2 cos 2+= 则上下两之路信号合成中频输出：t w V V IF S IF cos = 因此除去了镜像信号，保留了有用信号 Weaver 镜像抑制结构： ：
《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
《可再生能源与可持续发展》作业题目：风力发电机原理 班级：08机制4班 姓名：毛羽西 学号：0822405 教师：李永国 2011年11 月
目录 1 风力发电机概述 (2) 2 水平轴涡轮发电机 (2) 2.1 水平轴涡轮机结构 (3) 2.2 水平轴涡轮机叶片 (4) 2.3 发电机 (5) 2.4 制动系统 (6) 3 风力发电前景展望 (7) 结论 (7) 参考文献： (7)
风力发电机原理 1 风力发电机概述 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。 风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行；我国也在西部地区大力提倡。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。 风力发电机因风量不稳定，故其输出的是13～25V变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流220V市电，才能保证稳定使用。 风力发电机的基本工作原理比较简单，风轮在风力的作用下旋转，将风的动能转变为风轮轴的机械能，风轮轴带动发电机旋转发电。其中风能转化装置称为风力机。风力机的核心部分为叶轮的设计，随着空气动力学的飞速发展，叶轮设计已经取得了巨大的进步。[1] 2 水平轴涡轮发电机 正如其名字的含义，水平轴风力涡轮机的转轴是水平安装的，与地面平行。水平轴风力涡轮机需要使用偏航调整装置时刻根据风向进行调整。偏航系统通常包括电机和变速箱，用于缓慢左右移动整个转子。涡轮机的电子控制器读取风向标设备（机械或电子风向标）的位置，并调整转子位置以尽量捕获最大的风能。水平轴风力涡轮机使用塔架将涡轮机组件上升到最适合风速的高度（这样叶片便不会碰到地面），并且占用非常少的地面空间，因为几乎所有组件都在高达80米的空中。
小型家用风力发电机毕 业设计 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
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：
卫星数字电视接收系统一般由接收天线(包括馈源)、低噪声下变频器(高频头LNB)和卫星数字电视接收机三部分组成：其中天线、高频头称室外单元：卫星数字电视接收机称室内单元，或称综合解码接收机(即IRD)，是当代计算机技术、数字通信技术和微电子技术融合的结晶。 1 IRD的功能框图 IRD的一般功能框图如图1所示。由图可知，一个典型的IRD包括：调谐器、第二中频信号解调、信道解码、MPEG一2传输流解复用、MPEG一2音／视频解码和模拟音／视频信号处理。 2．信道接收模块 c波段或Ku波段的卫星下行信号由犬线接收，经过LNB放大和下变频，形成950～2050 MHz第一中频信号，经电缆送到IRD的调谐器，高频调谐器根据所需接收的频率，通过PLL(锁相环)环路控制本机振荡器频率，把输入信号变频成第二中频(479．5 MHz)信号，送到正交检相器分解出I、Q两路模拟信号，经过A／D转换器再把这两路模拟信号分别转换成6比特的并行数字信号，进入QPSK解调电路和信道纠错 电路。 QPSK解调器的核心部分起到载波恢复、寻址、位同步、反混叠、匹配滤波和自动增益控制(AGC)作用。 Butterworth型匹配滤波器用米完成升余弦滚降形状的脉冲形成滤波变换(α=O．35DVB或α=O.20DS S，DVB数字视频广播，DSS数字卫星业务)。
信道纠错部分包括：Viterbi卷积(1／2，2／3，3／4，5／6，6／7 和7／8，K=7)和RS解码(204、188DVB)。Viterbi解码可对误码率(BER)为10^-4～10^-2的数据流进行纠错，以达到RFR为10-4。RS解码主要对突发性片状误码进行纠错，以达到BER优于10^-10的结果，最后输出符合MPEG一2标准的传输流(TS)，每个数据包为188个字节。早期的信道接收模块由两片集成电路完成，如国产的xo wJ—1型IRD由集成电路STV0190完成双路A／D变换，由集成电路sTV0196完成QPSK解调及前向纠错FEc，目前已将上述两块集成电路功能合成到一块芯片，如：STVD0199，ODM8511等。 3．解复用模块 TS码流是一种多路节目数据包(包含视频、音频和数据信息)，按MPEG协议复接而成的数据流。因此，在解码前，要先对Ts流进行解复用，根据所要收视节目的包识别号(PID)提取出相应的视频、音频和数据包，恢复出符合MPEG标准的打包的节目基本流(PES)。 解复用芯片内部集成了32个用户可编程的PID滤波器。其中1个用于视频PID，1个用于音频PID，余下的30个可用于节目特殊信息(PSI)、服务信息(SI)和专用数据的滤波。PID处理分两个步骤： (1)PID预处理：仅进行PID匹配选择，过滤掉那些PID值不匹配的包，挑出所需收视节目的数据包。 (2)PID后处理：进行传输流(TS)层错误检查(包括包丢失、PID不连续性等)，同时滤除传输包的包头和 调整段，找出有效载荷，按一定次序连接，组合成F'ES流。
风力发电机的工作原理 风力发电机原理 是将风能转换为机械功的动力机械，又称风车。广义地说，它是一种以太阳为热源，以大气为工作介质的热能利用发动机。风力发电利用的是自然能源。相对柴油发电要好的多。但是若应急来用的话，还是不如柴油发电机。风力发电不可视为备用电源，但是却可以长期利用。 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。 风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行；我国也在西部地区大力提倡。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。 风力发电机因风量不稳定，故其输出的是13～25V变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流220V市电，才能保证稳定使用。 通常人们认为，风力发电的功率完全由风力发电机的功率决定，总想选购大一点的风力发电机，而这是不正确的。目前的风力发电机只是给电瓶充电，而由电瓶把电能贮存起来，人们最终使用电功率的大小与电瓶大小有更密切的关系。功率的大小更主要取决于风量的大小，而不仅是机头功率的大小。在内地，小的风力发电机会比大的更合适。因为它更容易被小风量带动而发电，持续不断的小风，会比一时狂风更能供给较大的能量。当无风时人们还可以正常使用风力带来的电能，也就是说一台200W风力发电机也可以通过大电瓶与逆变器的配合使用，获得500W甚至1000W乃至更大的功率出。 使用风力发电机，就是源源不断地把风能变成我们家庭使用的标准市电，其节约的程度是明显的，一个家庭一年的用电只需20元电瓶液的代价。而现在的风力发电机比几年前的性能有很大改进，以前只是在少数边远地区使用，风力发电机接一个15W的灯泡直接用电，一明一暗并会经常损坏灯泡。而现在由于技术进步，采用先进的充电器、逆变器，风力发电成为有一定科技含量的小系统，并能在一定条件下代替正常的市电。山区可以借此系统做一个常年不花钱的路灯；高速公路可用它做夜晚的路标灯；山区的孩子可以在日光灯下晚自习；城市小高层楼顶也可用风力电机，这不但节约而且是真正绿色电源。家庭用风力发电机，不但可以防止停电，而且还能增加生活情趣。在旅游景区、边防、学校、部队乃至落后的山区，风力发电机正在成为人们的采购热点。无线电爱好者可用自己的技术在风力发电方面为山区人民服务，使人们看电视及照明用电与城市同步，也能使自己劳动致富。
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
光接收机的结构和原理 2009-08-31 20:20:03| 分类：电子通信时代| 标签：|字号大中小订阅 在有线电视HFC网络中，光接收机通常位于光纤接点和有线电视的前端位置，它的主要功能是把光信号转变为RF信号，前面已经详细讲述了光探测器、光接收组件的原理及应用。光探测器是实现光/电转换的关键部件，其质量的优劣决定了光接收机的性能指标与档次，光接收组件是光探测器与前置放大器的组合，在光接收机中，无论是分离组件还是一体组件，该部分的成本比重都比较大，与光发射机的激光器一样，不仅决定了光接收机的性能指标，还将决定光接收机的价格。光接收的整机组成主要由光接收组件、功率放大模块及其附属功能电路组成，除光接收组件外，功率放大模块是光接收机的第二大核心元件。即使是采用相同的组件，由于采用不同档次、不同价位的放大模块组合，整机也会有显著不同。有线电视技术发展到今天，光接收机采用分离元件制作放大模块已不多见，基本上全采用集成一体化组件结构。该结构模块大多属于厚膜集成电路，它是用丝网印刷和烧结等工艺在同一陶瓷基片上制作无源网源，并在其上组装分立的半导体芯片或单片集成电路、放大三极管管芯等，另外再外加塑料密封，防止潮气、杂质的进入。 一、光接收机常用的放大模块介绍 能用于光接收机的模块有众多型号，排除品牌命名的差异，根据放大模块的增益划分有14dB、18dB、20dB、22dB、27dB等，用于单模块放大器的34dB的放大模块在光接收机中少有应用，当然也不排除低档光接收机应用的可能。根据放大模块具体放大电路结构的不同划分：有推挽放大模块、功率倍增放大模块两种，而根据放大元件工艺的不同，放大模块又分为硅放大工艺、砷化镓工艺两种，在光接收机中采用的模块的命名，一般以推挽和功率倍增为主要区分，同时附加增益的差异与器件工艺，如果不说是砷化镓工艺模块 则所说的放大模块一般都是指硅工艺。 1．推挽放大模块的原理及结构。在实用的放大电路中，三极管的集电极并非总有电流流过，根据集中极电流导通时间的长短，通常把放大器分成甲类、乙类、丙类等。在输入信号的整个周期中都有电流流过集电极的放大器称为甲类放大器；只有在输入信号的半个周期内有集中极电流的放大器称为乙类放大器；在小于输入信号半个周期内有集中极电流的放大器称为丙类放大器。在许多实用的放大电路中，为了提高放大效率通常都需要把工作点移到截止区，即采用半周导通的乙类工作状态，这时若仍采用一个晶体管，输出信号中将只出现一半波形，将发生严重的截止失真。为了解决这个问题，可采用两只特性完全相同的晶体管，使其中一只晶体管在正半周导通，另一晶体管在负半周导通，最后在负载上合成完整波形，这就是推 挽放大电路。下图是推挽放大电路的结构示意图： 输入信号经过高频传输变压器B1，反相加在晶体管VT1和VT2上，被放大后各自在半个周期内产生半个波，在变压器B2上反相叠加，重新合成完整波形输出，由于输出信号反相叠加，其中的直流分量和非线性失真中的偶次谐波互相抵消。降低了直流工作点，使变压器中流过电流减少，从而体积可以做得较小，进一步提高了放大器的输出功率和效率；更为重要的是，偶次谐波的抵消，减少了放大器的非线性失真，对提高有线电视系统的非线性失真指标具有重要意义。在实际应用中，通常采用两组推挽电路并接的方法，构成桥式结构，则每级推挽电路在负载上的直流电压可抵消，从而简化电路结构。在推挽电路中，两个极性相同晶体管的特性应尽可能一致，两个极性相反晶体管的特性应尽可能互补，才能最大限度的抵消输出信号中的偶次谐波失真，若在电电路中引入负反馈，非线性失真还可进一步减小。 下图是商用化模块常采用的电路结构。 该模块用了共射——共基极放大推挽输出，4个NPN型晶体管两两接成共射—共基极组合放大电路，它们再通过输入、输出变压器接成推挽电路。共射—共基电路的特点是：简单高效，在选定最佳e极电流的情况下，此电路能有效的减小集电极非线性及e—b结非线性。此电路采用低射极电阻和高并联电阻取得高增益，又由于采用了低噪声晶体管使模块的噪声系数降到了尽可能低的程度。总之该电路集中了共射—共基
风力机课程设计 一种简单叶片的设计过程 Hank
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； 3）绘制风力机叶片扭角随叶片展向长度的变化曲线； 4）绘制设计风力机的性能曲线； 5）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
三、 基础理论 切向速度： (1-1) 轴向速度： (1-2) 叶素合成流速: (1-3) 入流角：(1) sin U a W φ∞-= (1-4a) (1) cos 2r b a ωφ+= (1-4b) 攻角：φα=-β (1-5) 垂直分力系数：sin cos y l d C C C φφ=- (1-6) 水平分力系数：cos sin x l d C C C φφ=+ (1-7) 迭代方程：2 2214sin 4sin r r x y a C C a φφσσ=(-)- (1-8) 14sin cos r y b C b φφσ= + (1-9) 叶片弦长实度： 22r N c N c R R σ= = ππμ (1-10) 叶素单位圆环扇面：24()(1)M U r b a r r ωδ∞δ=πρ- (1-11) 风能利用系数表达式： 321 2p P C U R ρ∞= π (1-12) 翼型与尖速比的关系：2r l C σλ= (1-13) 0(1b) y V r ω=+0(1)x V U a ∞= - W ==
风力发电机原理及结构 风力发电机是一种将风能转换为电能的能量转换装置，它包括风力机和发电机两大部分。空气流动的动能作用在风力机风轮上，从而推动风轮旋转起来，将空气动力能转变成风轮旋转机械能，风轮的轮毂固定在风力发电机的机轴上，通过传动系统驱动发电机轴及转子旋转，发电机将机械能变成电能输送给负荷或电力系统，这就是风力发电的工作过程。 1、风机基本结构特征 风力机主要有风轮、传动系统、对风装置（偏航系统）、液压系统、制动系统、控制与安全系统、机舱、塔架和基础等组成。 （1）风轮 风力机区别于其他机械的主要特征就是风轮。风轮一班有2~3个叶片和轮毂所组成，其功能是将风能转换为机械能。 风力发电厂的风力机通常有2片或3片叶片，叶尖速度50~70m/s，3也片叶轮通常能够提供最佳效率，然而2叶片叶轮及降低2%~3%效率。更多的人认为3叶片从审美的角度更令人满意。3叶片叶轮上的手里更平衡，轮毂可以简单些。 1）叶片叶片是用加强玻璃塑料（GRP）、木头和木板、碳纤维强化塑料（CFRP）、钢和铝职称的。对于小型的风力发电机，如叶轮直径小于5m，选择材料通常关心的是效率而
不是重量、硬度和叶片的其他特性，通常用整块优质木材加工制成，表面涂上保护漆，其根部与轮毂相接处使用良好的金属接头并用螺栓拧紧。对于大型风机，叶片特性通常较难满足，所以对材料的选择更为重要。 目前，叶片多为玻璃纤维增强负荷材料，基体材料为聚酯树脂或环氧树脂。环氧树脂比聚酯树脂强度高，材料疲劳特性好，且收缩变形小，聚酯材料较便宜它在固化时收缩大，在叶片的连接处可能存在潜在的危险，即由于收缩变形，在金属材料与玻璃钢之间坑能产生裂纹。 2）轮毂轮毂是风轮的枢纽，也是叶片根部与主轴的连接件。所有从叶片传来的力，都通过轮毂传到传动系统，在传到风力机驱动的对象。同时轮毂也是控制叶片桨距（使叶片作俯仰转动）的所在。 轮毂承受了风力作用在叶片上的推理、扭矩、弯矩及陀螺力矩。通常安装3片叶片的水平式风力机轮毂的形式为三角形和三通形。 轮毂可以是铸造结构，也可以采用焊接结构，其材料可以是铸钢，也可以采用高强度球墨铸铁。由于高强度球墨铸铁具有不可替代性，如铸造性能好、容易铸成、减振性能好、应力集中敏感性低、成本低等，风力发电机组中大量采用高强度球墨铸铁作为轮毂的材料。 轮毂的常用形式主要有刚性轮毂和铰链式轮毂（柔性轮毂