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
摘要........................................................................................................................................... 目录....................................................................................................................................... 引言....................................................................................................................................... 第一章绪论.............................................................................................................................
1.1风力发电概述....................................................................................................................
1.1.1风力发电现状与展望 (5)
1.1.2风力发电的原理和特点 (6)
1.2论文系统概述.................................................................................................................... 第二章风力机原理及其结构 ................................................................................................
2.1风力机的气动原理............................................................................................................
2.2风力机的主要部件............................................................................................................
2.3风力机的功率.................................................................................................................... 第三章电气设计部分 . (1)
3.1发电机 (1)
3.1.1发电机结构、工作原理及电路图 (10)
3.1.2励磁调节器的工作原理 (11)
3.2整流部分 (1)
3.2.1电路图和工作原理 (13)
3.2.2参数选择 (15)
3.3蓄电池 (1)
3.3.1蓄电池的性能 (16)
3.3.2充放电保护电路 (17)
图3-8充放电保护电路 (17)
3.3.3蓄电池组供电控制设计 (18)
3.4逆变电路 (1)
3.4.1逆变电路及其工作原理 (18)
3.4.2 IGBT的驱动电路 (19)
结论 (2)
参考文献 (2)
致谢 (2)
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。
1.1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2～2.5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1.98亿KW，风电电量0.43×104亿kWh，2020年风电装机12.45亿KW，风电电量3.05×104亿kWh，占当时世界总电消费量25.58×104亿kWh的11.9%。
世界风电发展有如下特点：
（1）风电单机容量不断扩大。风电机组的技术沿着增大单机容量、提高转换效率的方向发展。风机的单机容量已从600KW发展到2000～5000KW,如德国在北海和易北河口已批量安装了单机5000KW的风机,丹麦已批量建设了单机容量2000～2200KW 的风机。新的风电机组叶片设计和制造广泛采用了新技术和新材料，有效地改善并提高了风力发电总体设计能力和水平。另外,可变桨翼和双馈电机的采用,使机组更能适应风速的变化, 大大提高了效率。最近,又发展了无齿风机等,进一步提高了安全性和效率。
（2）风电制造企业集中度较高。目前，主要风电设备制造企业集中在欧美国家，全世界风电机组供应商的前10位供应了世界新增装机容量的90% 以上的份额，集中度比较高。近来，GE风能（GE Wind Energy）、德国REpower（REpower Systems AG）和三菱重工（MHI）的市场份额提高迅速。
（3）风电电价快速下降。由于新技术的运用，风电的电价呈快速下降趋势，且日益接近燃煤发电的成本。以美国为例，风电机组的造价和发电成本正逐年降低，达到可与常规发电设备不相上下的水平。有关专家预测，世界风力发电能力每增加一倍，成本就下降15%。
中国的风能资源十分丰富。根据全国900多个气象站的观测资料进行估计，中国陆地风能资源总储量约32.26亿KW，其中可开发的风能储量为2.53亿KW，而海上的风能储量有7.5亿KW，总计为10亿KW。我国的风电开发起步较晚，大体分为三个阶段。
第一阶段是1986～1990年我国并网风电项目的探索和示范阶段。其特点是项目规模小，单机容量小，最大单机200KW，总装机容量4.2千KW。
第二阶段是1991～1995年示范项目取得成效并逐步推广阶段。共建5个风电场，安装风机131台，装机容量3.3万KW，最大单机500KW。
第三阶段是1996年后扩大建设规模阶段。其特点是项目规模和装机容量较大，
发展速度较快，平均年新增装机容量6.18万KW，最大单机容量达到1300KW。
随着风电技术的日趋成熟和电力规模的扩大，风力发电机的功率在向大型化方向发展。风力发电这一朝阳产业必将蓬勃发展，成为将来能源供给的支柱产业！
1.1.2风力发电的原理和特点
风力发电是利用风能来发电，而风力发电机组是将风能转化为电能的机械。风轮是风电机组最主要的部件，由桨叶和轮毂组成。桨叶具有良好的动力外形，在气流的作用下能产生空气动力是风轮旋转，将风能转化为机械能，再通过齿轮箱增速驱动发电机，将机械能转化电能。然后在依据具体要求需要，通过适当的变换将其存储为化学能或者并网或者直接为负载供电。[3]
风力发电有如下特点
（1）可再生，且清洁无污染。
（2）风速随时变化，风电机组承受着十分恶劣的交变载荷。
（3）风电的不稳定性会给电网或负载带来一定的冲击影响。
风力发电的运行方式主要有两种：一类是独立运行的供电系统，即在电网未通达的地区，用小型发电机组为蓄电池充电，再通过逆变器转换为交流电向终端电器供电；另一类是作为常规电网的电源，与电网并联运行。
本论文讨论的是前者，即独立运行风电系统的解决方案。
1.2论文系统概述
该独立运行的风力发电系统结构图如下1—1所示：
图1-1 独立运行的风力发电系统结构图
其具体运行状况为：
（1）风力吹动风轮转动。
（2）风力发电机组通过连接的齿轮变速箱来提高输出端转轴的转速，该轴与发电机相连。
（3）转轴带动单相交流发电机转动，开始发电。（此时发出的是频率和幅值都不稳定的交流电）。
（4）引出的单相交流电通过整流器变成稳定的直流电。
（5）a.若风能充足，直流电经控制电路流向逆变器，并向蓄电池充电；
b.若风能不足，控制电路切换为蓄电池供电状态。
（6）直流电经逆变器变换为恒频稳定交流电。此时即可实现为负载供电。
第二章风力机原理及其结构风力机经过多年的发展和演变，已经有很多形式，但是归纳起来，可分为两类：①水平轴风力机，风伦的旋转转轴与风向平行；②垂直轴风力机，风轮的旋转轴垂直与地面或气流方向。本系统中采用的是水平轴风力机。
2.1风力机的气动原理
风力发电机组主要利用气动升力的风轮。气动升力是由飞行器的机翼产生的一种力，如图2--1。
图2-1气动升力图
从图可以看出，机翼翼型运动的气流方向有所变化，在其上表面形成低压区，在其下表面形成高压区，产生向上的合力，并垂直于气流方向。在产生升力的同时也产生阻力，风速也会有所下降。升力总是推动叶片绕中心轴转动。
2.2风力机的主要部件
水平轴风力机主要由风轮、塔架、对风装置、齿轮箱组成，整体结构如图2—2所示：
（1）风轮：由1~3个叶片组成，这是吸收风能的主要部件。当风轮旋转时，叶片受到离心力和气动力的作用，离心力对叶片是一个拉力，而气动力使叶片弯曲。当风速高于风力机的设计风速时，为防止叶片损坏，需对风轮进行控制，控制风轮有三种方法：a，使风轮偏离主方向；b，改变叶片角度；利用扰流器，产生阻力，以降低风轮转速。
（2）塔架：为了让风轮能在较高的风速中运行，需要塔架把风轮支撑起来。这时塔架需要承受两个主要的载荷：一个是风力机的重力，向下压在塔架上；另一个是
阻力，使图2-2风力主要部结构图
塔架向风的下游方向弯曲。选择塔架时要必须考虑其成本，根据实际情况而定。
（3）对风装置：自然界的风向及风速一直变化，为了得到较高的风能利用率，
应使风能的旋转面经常对准风向为此需要对风装置。本论文只介绍小型风力机的对风装置，如图2—4所示，利用尾舵控制对风。由尾翼带东水平轴旋转，是风轮总朝向风吹来的方向。
图2-4对风装置
（4）齿轮箱
由于风轮的转速比较低，而且风力的大小经常变化着，这又使得转速不稳定。所以，在带动发电机之前，还必须附加一个齿轮箱，再加一个调速装置使得转速保持稳定，然后在连接到发电机上。齿轮箱的主要作用是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机，通过齿轮副的增速作用使其得到相应的转速。在装机是应使其与轮毂相连。为了增加齿轮箱的制动能力，在齿轮箱的输入端或输出端设置刹车装置配合叶尖制动装置实现联合制动。
2.3风力机的功率
风的动能和风速的平方成正比，功率是力和速度的乘积，也可用于风轮功率的计算。风力与速度平方成正比，所以风的功率与风度的三次方成正比。如果风速增加一倍，风的功率便会增加8倍。
风轮从风中吸收的功率如下：
(2—1)
(2—2) 式中：P为输出功率，为风轮机的功率系数，ρ为空气密度，R为风轮半径，v 为风速。
众所周知，如果接近风力机的空气全部动能都被风力机全部吸收，那么风轮后的空气就不动了，然而空气当然不能完全停止，所以风力机的效率总是小于1。
第三章电气设计部分
3.1发电机
在本论文讨论的独立风力发电系统中，采用的是硅整流自励单相交流发电机。
3.1.1发电机结构、工作原理及电路图
本论文提出的系统采用蓄电池组为励磁功供电，并在蓄电池组合励磁绕组之间串联励磁调节器。其电路图如图3—1所示。发电机的定子由定子铁心和定子绕组组成，定子绕组为单相，Y型连接，放在定子铁芯内圆槽内。转子由转子铁芯、转子绕组（即励磁绕组）和转子轴组成，转子铁芯可做成凸极式或形，一般都用爪形磁极，转子励磁绕组的两端接到滑环上，通过与滑环接触的电刷与硅整流器的直流输出端相连，从而获得直流励磁电流。
图3-1串联励磁调节器
独立运行的小型风电机组的风力机叶片多数是固定桨距的，当风力变化时风力机转速随之变化，与风力机相连的发电机的转速也随之变化，因而发电机的出口电压也
会产生波动，这将导致硅整流器输出的直流电压及发电机励磁电流的变化，并造成励磁磁场的变化，这样又造成发电机出口电压的波动。这种连锁反应是的发电机的出口电压的波动范围不断增加。显而易见，如果电压的波动得不到控制，在向负载供电的情况下，将会影响供电质量，甚至损坏用电设备。此外独立运行的风力发电系统都带有蓄电池组，电压的波动会导致蓄电池组的过充电，从而降低蓄电池组的使用寿命。
为了消除发电机输出端电压的波动，该硅整流交流发电机配有励磁调节器，如图所示，励磁调节器由电压继电器V1、电流继电器I1、逆流继电器I2及其所控制的动断触电V1、I1和动合触电I2以及电阻R2等组成。
3.1.2励磁调节器的工作原理
励磁调节器的作用是使发电机能自动调节其励磁电流（即励磁磁通）的大小，来抵消因风速变化而导致的发电机转速变化对发电机端电压的影响。
当发电机转速较低，发电机端电压低于额定值时，电压继电器V1不动作，其动断触点V1闭合，硅整流器输出端电压直接施加在励磁绕组上，发电机属于正常励磁状态；当风速加大，发电机转速增高，发电机端电压高于额定电压时，动断触电V1断开，励磁回路中被串入了电阻R2，励磁电流及磁通随之减小，发电机输出端电压随之下降；当发电机电压降至额定值时，触点V1重新闭合，发电机恢复到正常励磁状态。电压继电器工作时发电机端电压与发电机转速的关系如图3—2所示。
图3-2发电机端电压与发电机转速的关系
风力发电机组运行时，当用户投入的负载过多时，可能出现负载电流过大超过额
定值的状况，如果不加以控制，使发电机过负荷运行，会对发电机的使用寿命有较大的影响，甚至损坏发电机的定子绕组。电流继电器的作用是为了抑制发电机过负荷运行。电流继电器I1的动断触点I1串接在发电机的励磁回路中，发电机输出的负荷电流则通过电流继电器的绕组；当发电机的输出电流低于额定值时，继电器不工作，动断触点I1闭合，发电机属于正常励磁状态；当发电机输出电流高于额定值时，动断触点I1断开，电阻R2被串入励磁回路，励磁电流减小，从而降低了发电机输出端的电压，并减小了负载电流。电流继电器工作时，发电机负载电流与发电机转速的关系如图3—3所示。
图3-3发电机负载电流与发电机转速的关系
为了防止无风或风速太低时，蓄电池组向发电机励磁绕组送电，及蓄电池组由充电运行变为反响放电状态，这不仅会消耗蓄电池组所储电能，还可能烧毁励磁绕组，因此在励磁调节器装置内，还装有逆流继电器I2。发电机正常工作时，逆流继电器的电压线圈及电流线圈内流过的电流产生的吸力是动合触点I2闭合；当风速太低，发电机端电压低于蓄电池组电压时，继电器电流线圈瞬间流过反向电流，此电流产生的磁场与电压线圈内流过的电流产生的磁场作用相反，而电压线圈内流过的电流由于发电机电压下降也减小了，由其产生的磁场也减弱了，故由电压线圈及电流线圈内电流所产生的总磁场的吸力减弱，是的动合触点I2断开，从而断开了蓄电池想发电机励磁绕组送电的回路。
采用励磁调节器的硅整流交流发电机，与永磁发电机比较，其特点是能随风速变化自动调节输出端电压，防止产生对蓄电池组过充电，延长蓄电池组的使用寿命；同
时还实现了对发电机的过负荷保护，但由于励磁调节器的动断、动合触点动作频繁，需对出头材质及断弧性能做适当的处理。而且用该交流发电机进行发电时，发电机的转速必须达到在该转速下的电压时才能对蓄电池组充电。
3.2整流部分
由于自然界风力的不稳定性，交流发电机输出的是不稳定的交流电，频率和幅值都在不断地变化，而用户需要的是正常频率（即50HZ）的稳定交流电，因此必须进行AC—DC—AC变换，即先经过整流变成直流电，之后在经过你变电路将之变成标准的交流电。如果电能足够充足的话或者空载时还可以将多余的直流电储存在蓄电池组内。
3.2.1电路图和工作原理
目前在所有的整流电路中采用最广泛的是单相桥式全波整流电路，本系统亦采用了该整流电路。
单相桥式整流电路由4个二极管接成桥式电路，RL为负载电阻。图5-1-1所示为单相桥式整流电路的画法。
图5-1-1 单相桥式整流电路
下面按图5-1-1所示电路进行分析。
在U2的正半周，其极性为上（+）下（-），即a点的点位高于b点时，D1、D3导通，D2、D4截止，电流由a经D1→R1→D3→b形成通路，如图中实线箭头所示。此时，电源电压全部加在负载电阻RL上，得到一个半波电压；D2和D4则承受反向电压。
在u2的负半周，其极性与上述相反，即b点的电压高于a点时，D2、D4导通，D1、D3截止，电流由b经D2→RL→D4→形成通路，如图中虚线箭头所示。同样，在负载电阻RL上也得到一个半波电压；D1和D3则承受反向电压。
有上述可见，尽管u2的方向是交变的，通过负载RL的电流io及其两端电压uo的方向都不变，因此在负载上得到大小变化而方向不变的脉动直流电流和电压，uo、io及二极管承受的电压uD的波形如图5-1-2（b）、（d）所示。
下面讨论单相桥式整流电路的定量关系及元件选择。
负载上得到的脉动直流电压，常用一个周期的平均值来说明它的大小。负载所
得脉动直流电压的平均值是
22209.02
2sin 21U U t td U U o ===?πωωππ
上式表示整流电压平均值与整流变压器二次侧交流电压有效值之间的关系，即整流电压的平均值是交流电压有效值的0.9倍。
图5-1-2 单相桥式整流电路电压与电流的波形
负载电流的平均值是
每个周期中，D1、D3串联与D2、D4串联各轮流导电半周，所以每个二极管中流出的平均电流只有负载电流的一半，如图5-1-2（c ）所示，即
由图5-1-2（d ）可以看出，二极管截止时承受的最高反向电压就是变压器二次侧交流电压u2的最大值U2m ，即
ID 和UDRM 是选择整流二极管的主要依据。
通过变压器二次绕组的电流具有正、反两个方向，是一个正弦波形，因此二次绕组的电流有效值为
目前已有各种规格的桥式整流电路成品，如1CQ1A …H 至1CQ7A …H 系列，输出的平均电压25~600V ，整流电流50mA~5A ，使用十分方便。
3.2.2 参数选择
由于风力发电机组的输出电压与输出电流是会随着风速的波动而发生很大变化的。如果整流管的参数选择不当，将使元件遭到破坏。
整流管的参数应根据其在电路中可能承受的最大正、反向峰值电压和流过的最大工作电流来选择。假设100W 风力发电机组的输出电压经过整流后，负荷的额定直流电压Uz0=24V ，带负荷运行时的最高电压，最大负载电流，依式4—1所示计算出，元件承受的最大正、反向峰值电压为
1.05 1.052829.4()m zm U U V ==?=
元件流过的最大电流为
00.5870.587 4.6 2.7()m z I I A ==?=
由上式计算结果，可选择最大电流5A ，最大反向电压50V 的硅二极管。
在整流回路中，经常会出现操作过电压获换向过电压。为了防止过电压破坏元件，通常在整流回路的直流侧接入阻容过电压保护。电阻R 和电容C 的值可参照式4—3所示方法估算，即
式中：为输出的整流电压，V ；为输出的整流电流，A ；P 为风力发电机输出功率，VA ；为整流器入口交流线电压，V 。
3.3 蓄电池
在独立运行的小型风力发电系统中，广泛使用蓄电池组作为蓄能装置，蓄电池组的作用是当风力较强或用电负荷减小时，可以将来自风力发电机发出的电能中的一部分储存在蓄电池中，也就是向蓄电池充电；当风力较弱、无风或者用电负荷增大时，储存在蓄电池中的电能向负荷供电，以弥补风力发电的不足，达到维持向负荷持续稳定供电的目的。本系统采用的是铅蓄电池。
3.3.1 蓄电池的性能
单格铅蓄电池的电动势约为2V ，将多个单格蓄电池串联组成蓄电池组，可获得不同的蓄电池组电动势。本论文采用12节铅蓄电池串联，组成24V 的蓄电池组。当外电路闭合时，蓄电池组正负两极间的电位差即为蓄电池组的端电压。蓄电池组在充电和放电的过程中，端电压是不相等的，充电时端电压高于电动势，放电时端电压低于其电动势。这是由于蓄电池组存在内阻的原因所致。
蓄电池的容量以Ah 表示，其端电压随着放电而逐渐降低，且蓄电池组存在最佳
充放电电流，其具体参数将在实际应用中再做具体分析。
蓄电池经过多次充放电后，其容量会降低，当蓄电池的容量敬爱那个地道其额定值的80%以下时，就再不能使用了，也就是说蓄电池有一定的使用寿命。影响其寿命的原因有很多，如充放电过度、蓄电池的电解液浓度太大或者纯度降低以及在高温环境下使用等都会是蓄电池的性能变坏，降低蓄电池的使用寿命。
蓄电池的充放电电压不仅直接影响蓄电池性能，也会影响用电器的寿命与安全。图3—6、3—7分别是蓄电池典型的充放电曲线。图中纵坐标为蓄电池充、放电端电压，曲线标号数字为相应小时的充、放电曲线。
图3-6 蓄电池充电曲线图3-7蓄电池放电曲线从蓄电池充放电曲线可见，如果充电电压过高，将会严重损坏用户的电器；若放电电压过低（放电电流太大或放电时间过长），不仅影响到用户电器的正常使用，而且会缩短蓄电池的使用寿命。充放电控制器可防止蓄电池的过充与过放。
3.3.2充放电保护电路
该控制器由电压继电器V2、V3和它们所控制的动开触点V2、动合触点V3构成。其电路如图3—8所示。下面以本论文24V额定电压为例，负荷最高充电电压限制在28~29V,最低放电电压控制在21~22V。
图3-8充放电保护电路
充电时，当蓄电池电压低于29V时，继电器V2不工作，触点V2闭合，保持充电状态；当该电压高于29V时，继电器V2开始工作，继而控制动断触点V2断开，切断充电电路。
放电时，当蓄电池电压高于21V时，继电器V3工作，其控制的动合触点V3闭合，保持放电状态；当该电压低于21V时，继电器V3停止工作，其控制的动合触点V3断开，从而断开了放电电路。
3.3.3蓄电池组供电控制设计
控制电路如下图3—9所示，在整流输出端引出两线，与逆变器相接，为负载供电，其通断状态用动合触点I2控制。并且在蓄电池组的输出端引出两线亦与逆变器相接，作为风能不足时负载的供电电路，其通断状态用动开触点I2控制。
图3-9蓄电池组供电控制电路
当风力充足，发电机正常工作时，逆流继电器的电压线圈和电流线圈内流过的电
流产生的磁力使动合触点I2闭合，风电向负载供电，同时向蓄电池充电；当风力不足，发电机转速太低时，逆流继电器产生的磁力消失，此时动开触点I2闭合，同时动合触点I2断开，此时即切换成蓄电池组向负载供电。
3.4逆变电路
独立运行的异步风力发电动机组输出有是不稳定的交流电，必须用蓄电池储能，才能向用户提供连续平稳的电能，但绝大多数用电器，如日光灯、电视机、电冰箱、电风扇和绝大多数动力机械等都是以交流电工作，因此，在独立运行的风力发电系统中通常需要将直流电再变换成交流电，这种变换过程叫逆变，具有逆变功能的电力电子设备称为逆变器，逆变器还具有自动稳压功能，可改善系统的供电质量。
3.4.1逆变电路及其工作原理
其电路原理图如下所示。
( a ) ( b )
图1-4-43 单相桥式逆变电路原理
逆变器将直流电转换为交流电的逆向过程，是通过功率半导体开关器件的开通和关断作用来实现的。
最基本的逆变电路是单相桥式逆变电路，它可以很好的说明逆变电路的工作原理，其电路结构如图1-4-43（a）所示。
图中Ud为输入直流电压，Uo为输出交流电压，R为逆变器的输出负载。当开关管T1、T4闭合，T2、T3断开时，逆变器输出电压Uo=Ud；当开关管T1、T4断开，T2、T3闭合时，输出电压Uo=-Ud。当以频率Fs交替切换开关管T1、T4和T2、T3时，则在电阻R上获得如图1-4-43（b）所示的交变电压波形，其周期Ts=1fs，这样，就将滞留电压Ud编程了交流电压Uo。Uo含有各次谐波，如果想得到正玄波电压，则可通过滤波器获得。
图1-4-43（a）中煮点录音开关T1~T4世纪是各种半导体开关器件的一种理想模型。逆变电路中常用开关器件有快速晶闸管、可关断晶闸管（GTO）、功率晶体管（GTR）功率场效应晶体管（MOSFET）、绝缘栅晶体管（IGBT）。
3.4.2 IGBT的驱动电路
驱动电路是主电路与控制电路之间的接口，是该逆变装置的重要环节，对整个装置的性能有很大影响。采用性能良好的驱动电路，可使电力电子器件工作在较理想的状态，，缩短开关时间，减少开关损耗，对装置的运行效率。可靠性和安全性都有重要的意义。
简言之，驱动电路的基本任务，就是按照控制目标的要求，将单片机输出的脉冲进行功率放大,转换为加在IGBT控制端和公共端之间，可以使其开通或关断的信号，从而驱动IGBT，保证其可靠工作。对IGBT驱动电路的基本要求如下：（1）提供适当的正向和反向输出电压,使IGBT可靠的开通和关断。
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)
大学生毕业论文（设计）要求 毕业论文（设计）的主要内容应包括文献综述、任务提出、方案论证、设计思想、设计计算、实验结果、技术分析、结论等。实验研究类的题目要有相应的系统结构图，毕业论文（设计）的基本要求要符合学校本科生毕业论文（设计）的撰写规范。 学生完成毕业论文（设计）书面材料包括： 1．题目：应能概括整个论文最重要的内容，恰当、简明、引人注目。题目应力求简短，一般不宜超过30字。需要中英文。 2．中文摘要：论文第1页为内容摘要，约300字左右。应说明工作目的、研究方法、成果和结论。要突出本论文的创造性成果或新的见解，语言力求精练。为了便于文献检索，应在本页下方另起一行注明本文的关键词（3至5个）。3．英文摘要：论文第2页为英文摘要。上方应有题目，内容与中文摘要相同。4．目录：应是论文的提纲，也是论文组成部分的小标题。目录应独立成页，包括论文的全部页码。 5．前言：在论文的开头，一般要概括地写出作者意图，说明选题的目的及意义，指出论文写作的范围。 6．正文：是学位论文的主体，着重反映论文研究工作范畴，研究方法。在正文中应将调查、研究中所得的材料和数据进行加工整理和分析研究，提出论点，要突出创新。正文一般可包括以下几个方面： （1）研究内容 （2）研究方法（实验方法） （3）结果 （4）讨论 正文要求论点正确，推理严谨，数据可靠，文字精练，条理分明。 7．参考文献：只列主要的及公开发表过的，按中文引用的顺序附于文末。8．致谢：对给予各类资助、指导和协助完成研究工作以及提供各种对论文工作有利条件的单位及个人表示感谢。致谢应实事求是。 9．学位论文完成后，在最后加上指导教师评语、论文评阅人评语、答辩委员会意见。
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。
本科毕业设计要求： 1、英文文献翻译，文献的原文由老师提供，要求对英文文献中的题目、摘要、正文、图表 名称进行原意翻译，文献中的作者、公式、图表以及参考文献不需要翻译。翻译时不可通过翻译工具进行全文翻译，仅能使用翻译工具进行初步翻译再针对原文意思进行修改，必须保证译文具有一定的可读性和准确性。建议：通读全文，了解一定意思之后再进行翻译，专业词汇无法准确翻译，推荐使用CNKI翻译助手，网址为https://www.doczj.com/doc/a17704065.html,/。 2、综述或读书笔记：即经过广泛阅读毕业设计相关资料、书籍和文献之后，针对毕业设计 内容的背景、发展现状、主要技术及应用、理论基础等做相应总结，撰写出一份综述或读书笔记。必须在最后给出阅读的参考文献，同样，内容的编排需要具备一定的可读性和准确性。要求篇幅8-10页。 3、任务书：由老师下达，学生提交正确的专业、班级和姓名。 4、针对毕业设计题目，进行一定的仿真、硬件设计或实验验证，每一个毕业设计必须要有 相应的结果，或是仿真模型和仿真波形结果，或者硬件系统设计原理图PCB，或者最终的实验平台搭建和实验结果，或者完成相应的软件代码编写，根据各自的题目，在毕业完成最后必须具有一定的结果呈出。 5、所有的英文文献翻译、综述以及毕业论文的撰写必须规范严谨，请参考下页给出的示意 图，所有的图表名称应比正文小一个字体，如正文为小四字体，则图表的名称为五号字体，并且要求图中和表中的文字尽量不要超过图表名称的字体大小。另：所有论文编写请统一采用office word，不要采用WPS，排版会有很大问题，所有的公式请采用公式编辑器MathType6.0及以上的安装版，画图和制图均使用office visio07或以上版本，软件请大家到网上下载，或者问老师拷贝安装。 6、请大家学会搜索和下载参考文献，进入学校图书馆网址https://www.doczj.com/doc/a17704065.html,，在“常用资 源里面”的“CNKI知识网络数字平台”和“万方知识服务平台”两个数据库里面，可按照各自毕业设计题目中的关键词搜索相关期刊论文和硕士博士论文，进行阅读参考。如有疑问和不懂的地方，及时与老师沟通。 7、毕业设计期间纪律：（1）每周进行一次汇报，汇报各自研究进展和取得的阶段性成果； （2）请大家养成自觉和好问的习惯，有不会的地方及时沟通联系老师；（3）若要出去短暂实习或找工作，必须明确告知老师并请假，汇报可采用邮件或者电话或者QQ的形式；（4）原则情况下不接受全学期在外实习，如果需要毕业设计期间去工厂实习，必须办理相关手续，并且毕业设计由工厂提供，老师只负责监督和把关，由此造成的不良后果，请自行负责；（5）若出现不遵守纪律者，毕业设计出现不及格一概与老师无关！8、毕业设计具体和时间节点： （1）英文文献翻译，第4周周三前； （2）中期检查审核，第9-10周； （3）论文初稿，第13-14周； （4）论文定稿，第14-15周； （5）答辩时间，6月5日~6月10日。
甘肃机电职业技术学院 现代装备制造工程系毕业论文风能和风力发电技术 姓名：酸菜 学号：G1******* 班级： G142701 年级： 2014级 指导老师：酸菜
摘要 (Ⅰ) 第1章风力发电的现状背景 (1) 1.1、风力发电的现状 (1) 1.2、风力发电的潜力 (2) 第2章风力发电类型特点 (4) 2.1风力发电特点 (4) 2.2风能发电优缺点 (4) 2.3风力发电结构 (4) 第3章发电机主要类型 (7) 3.1恒速风力发电机 (7) 3.2有限变速风力发电机 (7) 3.3变速风力发电机 (7) 第4章风力发电控制技术 (9) 4.1变桨距风力发电技术 (9) 4.2风力发电系统控制 (9) 4.3不同发电机的比较 (10) 第5章发展趋势建议 (12) 第6章总结 (13) 参考文献 (14) 致谢 (15)
风能是太阳能的一种转换形式，是一种重要的自然能源。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2.74×109MW，其中可利用的风能为2×107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。风能作为一种无污染、可再生的绿色能源，它对于解决全球性的能源危机和环境危机有着重要的意义。因此，风力发电成为各国学者研究的重点。 风力发电的原理是利用风带动风车叶片旋转，再通过增速器将转速提高促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约3m/s的微风速度便可以开始发电。风力发电的原理是最简单的风力风力发电机可由叶片和发电机两部分构成，空气流动作用在叶轮上，将动能转化为机械能，从而推动叶片旋转如果将叶轮的转轴与发电机的转轴相连，就会带动发电机发电，从而产生电能。 关键词：风能，风力发电；
学号： 2010509044 浙江大学 毕业设计（论文）题目基于PLC的风力发电控制系统设计
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
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：
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
风力发电的基本原理 1 引言 风是最常见的自然现象之一，是太阳对地球表面不均衡加热而引起的“空气流动”，流动空气具有的动能称之为风能。因此，风能是一种广义的太阳能。据世界气象组织（WMO）和中国气象局气象科学研究院分析，地球上可利用的风能资源为200亿kW，是地球上可利用水能的20倍。中国陆地10m高度层可利用的风能为2.53亿kW，海上可利用的风能是陆地上的3倍，50m高度层可利用的风能是10m高度层的2倍，风能资源非常丰富。 2 风力发电基本理论知识 2.1 风能的计算公式 空气运动具有动能。风能是指风所具有的动能。如果风力发电机叶轮的断面积为A，则当风速为V的风流经叶轮时，单位时间风传递给叶轮的风能为 其中：单位时间质量流量m=ρAV 在实际中， 式中： P W—每秒空气流过风力发电机叶轮断面面积的风能，即风能功率，W； C p—叶轮的风能利用系数； m—齿轮箱和传动系统的机械效率，一般为0.80—0.95，直驱式风力发电机为1.0； e—发电机效率，一般为0.70—0.98； ρ—空气密度，kg/m3； A—风力发电机叶轮旋转一周所扫过的面积，m2； V—风速，m/s。 2.2 贝茨（Betz）理论 第一个关于风轮的完整理论是由德国哥廷根研究所的A·贝茨于1926年建
立的。 贝茨假定风轮是理想的，也就是说没有轮毂，而叶片数是无穷多，并且对通过风轮的气流没有阻力。因此这是一个纯粹的能量转换器。此外还进一步假设气流在整个风轮扫掠面上的气流是均匀的，气流速度的方向无论在风轮前后还是通过时都是沿着风轮轴线的。 通过分析一个放置在移动空气中的“理想”风轮得出风轮所能产生的最大功率为 式中： P max—风轮所能产生的最大功率； ρ—空气密度，kg/m3； A—风力发电机叶轮旋转一周所扫过的面积，m2； V—风速，m/s。 这个表达式称为贝茨公式。其假定条件是风速与风轮轴方向一致并在整个风轮扫掠面上是均匀的。 将式除以气流通过扫掠面A时风所具有的动能，可推得风力机的理论最大效率 式即为有名的贝兹（Betz）理论的极限值。它说明，风力机从自然风中所能索取的能量是有限的，其功率损失部分可以解释为留在尾流中的旋转动能。 能量的转换将导致功率的下降，它随所采用的风力机和发电机的型式而异，因此，风力机的实际风能利用系数Cp<0.593。 2.3 温度、大气压力和空气密度 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。 式中：ρ—空气密度，kg/m3； h—当地大气压力，Pa；
国外风能电场电气论文 目录 摘要.................................................................I ABSTRACT................................................................II 第一章绪论.. (1) 1.1 课题背景 (1) 1.2 国外发展现状 (1) 1.3 本文的主要研究容 (2) 第二章风电场电气系统 (3) 2.1 电气的基本概念 (3) 2.2 电气部分的一般组成 (3) 2.3 风电场电气部分的构成 (5) 第三章风电机矢量控制技术的基本知识 (6) 3.1风力机特性 (6) 3.2 变速恒频发电系统 (7) 3.3交流电机调速控制策略 (8) 3.4双馈式发电机矢量控制策略 (9)
第四章双馈异步发电机 (13) 4.1 结构 (13) 4.2 双馈发电机变速恒频运行的基本原理 (14) 4.3 双馈异步发电机的功率传递关系 (16) 4.4 双馈式发电机控制 (17) 4.4.1 双馈异步风力发电机控制系统 (17) 4.4.2 转子变流器 (18) 4.4.3 PWM控制的基本原理及交—直—交变流器 (18) 4.4.4 系统的优越性 (19) 第五章风电机组有功无功特性的模拟与仿真 (20) 5.1 风电机组的建模 (20) 5.1.1 风模型 (20) 5.1.2 风轮模型 (20) 5.1.3 变桨系统模型 (20) 5.1.4 发电机模型 (21) 5.1.5 变流器及其控制部分模型 (21) 5.2 风电机组运行的模拟仿真 (24) 第六章基于Bladed的电气仿真 (25) 6.1 Bladed软件中对于电气参数的设置 (26)
风力发电机论文关于风力发电的论文 影响风力发电机组功率的因素 摘要：风力发电机作为一种绿色能源有着改善能源结构、经济环保等方面的优势，也是未来能源电力发展的一个趋势。但风力发电机在工作时由于受到环境或本身结构的影响，其功率会受到影响。文章就影响风力发电机组功率的各方面因素进行探讨。 关键词：风力发电机；功率影响因素；功率曲线；发电量 一、功率曲线与发电量 功率曲线反映了风力发电机组的功率特性，是衡量机组风能转换能力的指标之一，设备验收时功率曲线往往是被重点考核的对象。其实，评价一种机型功率曲线的好坏不应单纯地只关注那些图表中所给定的“风速—功率”对应值，还应根据现场情况进行具体分析：风力机组的功率特性关键取决于叶片的气动特性和机组的控制策略。众所周知，叶片的气动设计实际上是一个优化的结果，受其他条件限制，无法达到所有风速工况下效率均最好的目标。而机组实际运行的外部条件可能与设计存在较大差异，因此需要采取技术措施以实现发电量最大。一般来讲，失速型机组应根据风频分布调整合适的安装角，使风频最高的风速段出力最好。而变桨距机组则应根据湍流等风速特性优化控制策略。因此为了追求发电量优化的目标，实际的功率曲线与理论值会存在一个合理的偏差。
二、风力发电机组实际功率曲线与标准功率曲线的差异 根据风力发电机组在一段时间内输出功率和同一时刻的风速之间的对应关系，即可得到风电机组的实际功率曲线，比较理想的状况是单独设立一套独立的测量系统，对机组的功率数据进行记录，同时测量环境气温、大气压力和风速等环境参数，根据记录的数据，绘制出风力发电机组的实际功率曲线，同时根据环境气温、大气压力对实际功率曲线进行修正，观察机组实际功率曲线与标准功率曲线的差异是否在正常的范围内。在实际工作中，由于受现场条件和机组数量较大的限制，多利用机组控制系统的测量数据，通过中央监控系统进行记录，这种方式存在两个弊端：一是多数风力机的风速仪位于叶轮的后部，风速的测量准确度受到影响，其次机组控制系统没有环境气温、大气压力等环境参数的测量或测量值不准确，需要补充其它辅助装置进行数据的补充。因此采用这种方式分析处理得到的机组实际功率曲线应允许有一定的误差。 本文所有数据源于一套为上海电气的SEG—1250风机监控系统，数据存储时间间隔为1分钟。 选定这种风力机的数据，是因为这种风力机在风力机类型上比较普遍，同属于三叶片、上风向、定桨距失速调节型风力机，额定功率相同，叶轮转速相同，均为33rpm，叶轮直径普遍。 在图1中，风力机的实际功率曲线均未经过环境温度和大气压力
大学生毕业设计(论文)工作自查报告范文 大学生毕业设计(论文)工作自查报告根据教务处《关于做好二○一四届本科学生毕业设计(论文)中期检查的通知》文件精神，教科学院认真组织了自查工作。现将自查情况汇报如下： 一、学院领导高度重视 学院领导和毕业论文领导小组成员在毕业论文领导小组工作会议上认真学习了《通知》精神，做了专门讨论和研究，决定成立由学院督导委员会成员为组成的毕业论文中期检查专家组，具体负责本次毕业论文中期检查工作，制定了工作步骤、方式和要求，安排好各自任务。 二、计划周密 我院依据学校的检查通知，参照通知要求的检查内容和方式，制定了周密详细的工作计划。分两个阶段进行检查。第一阶段是自查阶段，学院教学管理科、指导教师和学生自我检查论文中期工作情况，并且做好学院检查的准备。第二阶段是学院检查阶段，对学院的管理资料、指导教师的《中期检查表》和部分学生的论文资料进行全面检查。在全面检查的基础上，分别召开指导教师和学生座谈会，听取他们对学校、学院在毕业论文工作的规章制度、保障措施等方面的意见和建议，以进一步规范管理和提高毕业论文的质量。
三、检查工作认真细致 在自查阶段，学院各方面都能够认真仔细，圆满按时保质保量地完成工作。 3月26日下午，我院督导委员会成员按照计划安排，分别进行了资料检查、教师代表座谈会和学生代表座谈会。 (一)毕业论文中期资料检查 按照教务处《通知》要求，我院决定对于学院的相关文件资料和指导教师的《中期检查表》进行全面检查，学生论文资料抽查不少于总数的1/4，每班随机抽取10名学生的资料，检查论文工作的完成情况。具体检查情况如下： 1.管理方面： 学院毕业设计(论文)工作管理文件，包括文件、通知等资料完整、规范、有序。毕业论文工作计划制定详细具体，符合学校的要求，切合学生的学习情况，整个论文工作执行基本按照计划安排的时间点推进，目前论文工作已经完成计划的80%多。学院制定的《毕业论文实施细则》符合学院学科专业特点与要求，符合学校的毕业论文工作要求，对于毕业论文工作的各个方面工作要求细致而明晰，一目了然。 为了保证学生论文的质量，学院做了大量的前期准备工作，比如制定了详细的《毕业论文实施细则》，在撰写过程中通过多种方式狠抓落实。首先严把三道关：选题关、开题关、答辩关。第二开辟三个信息渠道：一是通过各班的信息
中国矿业大学 风力发电机毕业设计（含程序）
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)
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。
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。研究开发可再生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-
ABSTRACT As the energy become more and more tensive today, energy diversification ,especially researching and developing the renewable energy to supplement or replace conventional energy sources,is payed more attention by all countries in the world. Wind energy as inexhaustible and renewable sources of clean energy, has been increasingly attended by our government. as the rich wind resources and the decreased cost of the wind turbine manufacturing year by year, wind power had a broad prospect. This paper mainly describes the status of wind power in the world, the theories of wind power , the economic of wind power, the constructive process of wind power field, the introduction of the wind power unit and power, control system of wind power, the composition and maintenance of windmills, influence on the environment of wind power and its own characteristics and the prospects of the development of wind power. At the same time, analyzing the factors of restricting wind power of our country and the distinctions of wind power and others. Keywords:Wind Power; The construction of wind power; Environmental influece; Restrictive factors; Development prospects -II-
1、是学生基础学习的总结 首先，毕业设计是大学生弥补以前课程学习的不足。大学生需在完成其所学课程之后运用所学的知识进行毕业设计，如果以前某门课学得不好，可以利用设计时间重新加以学习和弥补。其二，毕业设计对课程学习有提高的作用。设计中需要用到的知识可能超出以前所学的课程，为把毕业设计完成好，学生必须查找这方面的资料，直至自己完全掌握，这样有利于进一步提高学生的知识水平。其三，毕业设计是对某一个课题进行深入研究，这有利于着重培养学生综合运用本专业知识、独立解决某一专业问题的能力，是对学生专业知识掌握情况和运用能力的直接检验，也是培养学生创新能力的重要途径。其四，毕业设计是学生走上新的岗位知识和能力储备的需要。学生在校期间学习了许多课程，但利用学过的知识解决实际问题的能力普遍不高，知识要转化为能力，必须通过实践，培养创新精神更离不开实践。 2、是学生毕业资格和学位认定的需要 按照((op华人民共和国学位条例)}'J要求，获得学士学位的本科毕业生在业务上，必须系统地掌握本专业的基本理论和基本技能，完成本科教学计划规定的各项要求，成绩合格;同时具有从事科学研究工作或担负专门技术工作的初步能力。这一要求包含两方面:一是知识的掌握方面，二是专业能力方面，这两方面要求缺一不可的。更准确地说，完成本科教学计划规定的各项要求，成绩合格仅是获得毕业证的基本条件;要获得学士学位，还应该具有从事科学研究工作或担负专门技术工作的初步能力。是否具备了这种能力，毕业设计(论文)是最有效的检验方式。 3、是对大学生进行素质教育的主要教学环节 毕业设计(论文)是实施大学生研究训练计划，营造学术研究氛围，培养大学生创新能力，进行素质教育的主要教学环节。同时，毕业设计(论文)教学质量也是检验一个学校、一个专业教学水平的重要内容。 4、使学生由学校向社会过渡做好准备 毕业设计中包括毕业实习和课题调研等环节，通过现场的参观学习、动手操作和听取报告等活动，大学生能够了解一些现场所需的基本知识并为将来走向社会获得一定的感性认识。
本次所设计的课题是风力发电系统的虚拟设计，旨在开发小型风力发电系统，而风力发电的基础设备是风力发电机。风力发电机组由风轮、组合体（包括发电机和回转体尾舵拉索式塔架等）、配电控制器、蓄电池和逆变器组成。目前国际国内风力发电系统发展的现状都很乐观，世界能源委员会预计，全世界到2020年风力发电装机容量可达1.8亿-4.7亿KW。采用风力发电的优点，从环境保护上看：不消耗任何燃料，无污染排放，是可再生的绿色洁净能源；从投资建设上看：单台发电设备投资不大，建设灵活，建设周期短，只要把设备立起来就可以发电；从气候条件上看：在冬、春季风大，发电多，而冬春两季又是我国的枯水期，风电和水电可以互补；另外我国的风，多在下午开始加大，到后半夜开始减弱，这正好和电力负荷曲线相吻合。本次课题设计为了降低设计试制成本，减少新产品开发中的风险，要借助现代计算机技术进行虚拟设计。 虚拟现实（Virtual Reality）技术是20世纪80年代末90年代初崛起的一种实用技术，与网络、多媒体并称为21世纪最具应用前景的三大技术，用于描述交互式3D对象和世界，可用于多种应用领域，如工程和科学可视化，多媒体演示，娱乐和教育游戏，网页，并共享虚拟世界。本次设计为了能更好的表达风力发电系统的工作过程，利用VR 技术生成了一个逼真的风力发电机的工作虚拟环境。
1.1 研究背景 石油、煤、水或核电是当今世界能源的主要构成部分。随着科技进步和国民经济的日益发展，能源的需求量也在不断增长。而传统能源的一些弊端也逐渐显露。石油资源日益枯竭，而燃煤、核能等又存在大量环境污染和安全隐患，寻找新的可再生清洁能源、改善世界能源结构就成为了世界各国迫在眉睫的头等大事。经过三十几年对可再生能源现代开发的研究和应用，目前，新型清洁可再生能源的优势已逐步体现。 作为一种洁净无污染的可再生能源，风能是人类最早利用的能源之一。作为太阳能的一种形式，风能取之不尽，用之不竭，分布广泛、储量巨大、清洁无污染。据有关资料显示，地球上近地层的风能总量约为13000亿千瓦。从理论上讲，地球上1％的风能就能完全满足全世界的能源需求。 我国风力资源十分丰富，风能资源总储量为32．26亿千瓦，实际可开发量为2．53亿千瓦，约占7．8％。“十五”期间，我国加快了风电产业发展步伐。装机总容量首次进入世界风电规模前十位，紧随欧美传统风力发电强国，成为风电应用最为广泛的国家之一。进入新千年后，我国风电产业进一步迅猛发展，风力发电电厂建设和设备制造成为科研前沿和热门产业。 虽然我国风电事业发展如此迅猛，但其生产设备长期依赖进口，在自主开发风力发电机方面还比较落后，特别是大功率发电机组的核心技术领域更是基本属于空白。国内各大主要风力发电厂的生产机组基本全部是引进国外设备，部分国产机组也是以仿制国外产品为主，核心技术领域仍然是空白，设计水平以及实验水平与国外先进技术相比不可同日而语。而且不同地域的风况存在较大差异，这也造成了仿制风机的“水土不服’’，很难达到生产应用要求。所以单纯的仿制并不能解决我国风力发电机设计水平较差的现状，必须以提高我国风力机的设计和研究水平为目标来实现“国产化”，设计出具有自主知识产权的风力发电核心设备，突破我国风电行业发展的“瓶颈”，使风电行业走上一条健康发展之路。 1.2 风力发电系统工作原理