风力发电机的设计及风力发电系统的研究毕业设计论文

探讨无刷双馈风力发电机的设计分析与控制无刷双馈风力发电机（Brushless Double-fed Wind Power Generator，BDWG）由于其具有高效、稳定、可靠的特点，在风电发电产业的快速发展中得到了广泛应用。

其核心部件是无刷双馈电机（Brushless Double-fed Induction Machine，BDFIM），由于其内外转子之间通过转子侧电容连接，使其具有一定的电磁转矩特性。

因此，在BDWG中基于实时控制的电压源逆变器的功率控制策略中，可以通过控制转子的电压和电流使得BDFIM适应风机不同的转速变化（也即风速的变化）现象，从而在风力发电过程中实现良好的功率控制性能。

本文旨在对BDWG的设计原理和控制策略进行分析和探讨，主要从以下几个方面进行讨论。

1. BDWG的设计分析（1）结构和工作原理BDWG由涉及双馈电机转子部分（即有刷子组合，转子侧电容器等）和无刷直流电机（一般用于调节转子电容器电压的空间矢量调制控制）经由转子上的能量转换器进行变换，在输出端带有无功功率控制的PWM逆变器进行功率输出。

BDFIM相较于一般异步电机，其内部转子电流被划分为主磁通和次磁通两个部分，转子上的电容器则通过变压器与电网连接。

在风机转速发生变化时，由于双馈电机的特殊结构，主磁通和次磁通之间会产生一定的漏电感，从而使得转子上的电流产生相应的变化。

（2）参数设计和优化在BDWG的设计上，关键的参数设计主要包括了转子电容器的容量、变压比等。

为了实现风能的最大利用效率，需要在保证性能的前提下尽可能减小转子电容器的容量，同时在变压器的设计上注重其高效、轻便的特性。

以上两者则需要依据技术手段来进行有效的优化设计。

2. BDWG的控制策略（1）转子电压交换控制BDWG的控制策略之一是通过转子侧的能量转换器实现交换控制，从而在转速变化的情况下实现电极磁势的平衡控制。

该控制策略主要由节拍控制和逆变控制两个部分组成，其中节拍控制主要通过时序触发器和计数器实现；逆变控制则主要通过高功率开关管实现，其控制基础是PWM控制。

风力发电技术及工程论文姓名:谢典峰学号：0804310149班级：过程装备与控制工程081班日期:2010年6月22日浅谈风力发电摘要：随着现代工业的飞速发展，人类对能源的需求明显增加,而地球上课利用的常规能源日趋匮乏。

据专家预测:煤炭还可以开采221年、石油39年、天然气只能用60年，如何能够实现能源的可持续发展?唯一的出路就是有计划地利用常规能源、节约能源、开发新能源和可再生能源。

目前电能产生主要靠火力发电，但火力发电产生大量污染，为减少对大气的污染，实现能源的可持续发展,世界各国都积极发展风力发电，可以预见，在今后10年，风力发电必将成为世界各国更加重视和重点开发的能源之一.*风力发电技术概念风力发电技术是把风能转变为电能的技术.通过风力发电机实现，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。

一、风力发电的发展史风能利用具有悠久的历史，而将其用于发电却只有100多年时间.1887~1888年冬，美国人布拉什安装了一台被现代人认为是一台自动运行的且用于发电的风力机。

这台发电机仅为12kW,却是庞然大物—-叶轮直径足有17m，有144个由雪松木制成的叶片。

风力机运行了20年，用来给他家地窖里的蓄电池充电.，1 891年由丹麦P．L．Coat教授设计建站的采用蓄电池充放电方式供电，并获得试验成功和推广，是世界上第座风力发电试验站。

直至1910年, 丹麦已建立起一百座5 kW～25kW 的世界上最早的风．力发电站，在十九世纪束，丹麦就拥有工业用风力机2500多台, 提供2942×410W 的动力，还有4600多台的农用风力机，其后,小型风力发电机在世界各国得到了迅速发展，到二十世纪三十年代各国相继开始研制中型、大型风力发电机,1939年美国研制成功额定功率为1250kW的风力发电机, 其设计风速为13．4m／s，凰轮直径为53．3m，塔高45m，安装在山高为610m的佛蒙特州的拉特兰的格兰德帕圆顶山上,这是一座当时世界容量最大的卧轴风力发电站。

郑州航空工业管理学院毕业论文2012 届电气工程及其自动化专业 0806072 班级题目风力发电机常见故障及其分析姓名学号0********指导教师职称讲师二О一二年五月八日内容摘要随着全球经济的发展和人口的增长，人类正面临着能源利用和环境保护两方面的压力，能源问题和环境污染日益突出。

风能作为一种蕴藏量丰富的自然资源，因其使用便捷、可再生、成本低、无污染等特点，在世界范围内得到了较为广泛的使用和迅速发展。

风力发电己成为世界各国更加重视和重点开发的能源之一。

随着大型风力发电机组装机容量的增加，其系统结构也日趋复杂，当机组发生故障时，不仅会造成停电，而且会产生严重的安全事故，造成巨大的经济损失。

本论文先探讨了课题的实际意义以及风力发电机常见的故障模式，在这个基础上对齿轮箱故障这种常见故障做了详尽的阐述，包括引起故障的原因、如何识别和如何改进设计。

通过对常见故障的分析，给风力发电厂技术维护提供故障诊断帮助，同时也给风电设备制造和安装部门提供理论研究依据。

关键词风力发电机;故障模式;齿轮箱;故障诊断Common Faults And Their AnalysisOf The Wind TurbineAbstractWith the global economic development and population growth, humanity is facing with the pressure from two sides of the energy use and environmental protection, the energy problem and environmental pollution has become an increasingly prominent issue. Wind power as a abundant reserves of natural resources, because of its convenient use, renewable, low cost, no pollution, has been more widely used and rapid development in the world. Wind power has been taken as one of the priority development energy sources in the world．The increase of wind power capacity and complicated system structure will not only cause power outage，but also raise serious accidents when the set is at fault．In the beginning, the dissertation introduces the practical significance of project and the common failure mode of wind turbines, then researches and describes the failure of gearbox in detail, including the cause of failure, how to identify and how to improve the design. Based on the analysis of common failures, not only provide assistance for fault diagnosis to the technicalmaintenance of wind power plants, but also provide a theoretical basis to the wind power equipment manufacturing and installation departments.Key WordsWind Turbines; Failure Mode; Gear Box; Fault Diagnosis目录第一章绪论 0风力发电的背景 0风力发电机故障诊断的意义 (1)第二章风力发电机常见故障模式及机理分析 (3)风力发电机结构 (3)常见故障模式及机理分析 (5)叶片故障及机理 (5)变流器故障及机理 (7)发电机故障及机理 (9)变桨轴承故障及机理 (11)偏航系统故障及机理 (15)本章小结 (19)第三章风力发电机齿轮箱故障诊断 (20)风力发电机齿轮箱常见故障模式及机理分析 (20)齿轮箱典型故障振动特征与诊断策略 (27)针对齿轮箱不同故障的改进措施 (31)第四章结论 (34)致谢 (35)参考文献 (36)风力发电机常见故障及其分析第一章绪论风力发电的背景随着全球人口数量的上升和经济规模的不断增长，世界范围内对能源需求持续增加，化石能源、生物能源等常规能源使用带来的环境问题日益突出。

风力发电机研究报告一、引言风力发电是一种可再生能源，是目前世界上最受关注的能源之一。

风力发电机作为风能转化为电能的重要设备，其研究和发展对于推动可再生能源的利用具有重要意义。

本报告将从风力发电机的原理、分类、优缺点以及未来发展等方面进行详细介绍。

二、风力发电机原理1. 风力发电机基本组成风力发电机由叶轮、主轴、齿轮箱、变速器、发电机等组成。

其中，叶轮是最核心的部分，它将风能转化为旋转动能，主轴将旋转动能传递到齿轮箱中，齿轮箱将旋转速度调整到适合发电机工作的速度范围内，最后由发电机将旋转动能转化为电能。

2. 风力发电机工作原理当空气流过叶片时，叶片会产生升力和阻力。

升力使得叶片向上运动，并产生扭矩；阻力则使得叶片向下运动，并同样产生扭矩。

这些扭矩通过主轴传递到齿轮箱中，最终驱动发电机工作。

三、风力发电机分类1. 按转子类型分类风力发电机按照转子类型可以分为水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机。

水平轴风力发电机是目前应用最广泛的一种，其叶片垂直于主轴，旋转方向与地面平行；而垂直轴风力发电机则是叶片垂直于主轴，旋转方向与地面垂直。

2. 按功率大小分类根据功率大小，风力发电机可以分为小型、中型和大型三种。

其中小型风力发电机功率一般在1kW以下；中型风力发电机功率在1kW至100kW之间；大型风力发电机功率超过100kW。

四、风力发电机优缺点1. 优点(1) 可再生：风能是一种可再生的能源，不会像化石燃料一样耗尽。

(2) 绿色环保：使用风能进行发电不会产生二氧化碳等有害气体。

(3) 经济性：随着技术的不断进步，成本逐渐降低，逐渐成为一种经济实惠的发电方式。

2. 缺点(1) 受地理位置限制：只有在风速较高的地方才能达到较好的发电效果。

(2) 风能不稳定：由于风速的不稳定性，风力发电机的输出功率也会随之变化。

(3) 噪音污染：由于叶片旋转时会产生噪音，对周围环境造成一定影响。

五、未来发展趋势1. 提高效率目前风力发电机的效率还有很大提升空间，未来研究将更加注重提高风力发电机的转换效率和利用率。

新能源论文姓名：顾少鹏B13043531系：电气系专业：电气工程及其自动化专业题目：风力发电机组齿轮箱设计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。

依据标准进行静强度校核，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1.0引言纵观社会的发展,科学技术作为第一推动力，当科学技术发展到足够的阶段时，将带来人类社会突飞猛进的发展。

这一事实，在二十世纪表现的越来越来越明显，这一推动力的作用越来越突出。

正当人们迈向二十一世界时，科学技术的长足进步，促使世界各地各类产业都进入了结构调整时期。

结构调整与重组已使那些最传统、最垄断的行业也发生了人们难以预想到的变化。

社会发展将在重大重组、大调整的过程中走向新时代。

从能源、电力产业看，二十世纪九十年代，世界能源、电力市场发展最迅速的已不再是石油、煤、天然气，太阳能发电、风力发电等可再生能源异军突起。

全世界风力发电容量在1990年的200万KW，2009年一年内全球新增风力发电装机容量就已达到3750万，而截止到2011年3月7日，我国的风电装机总量有4182.7万千瓦，首次超越美国成为世界上第一风电大国。

风力发电系统的设计和实现在如今环保意识愈发普及的时代，能源问题也日益成为人们关注的话题。

而风力发电，作为一种可再生的清洁能源，其重要性与日俱增。

在这篇文章中，我们将介绍一些关于风力发电系统的设计和实现。

一、风力发电的原理风力发电系统的核心就是风力发电机。

风力发电机的原理是将风能转换成电能。

当风车叶片受到风的作用力时，叶片就会旋转起来，旋转的同时带动发电机产生电能。

所以，在设计风力发电系统的时候，需要考虑：1.风车叶片有多少片？2.叶片的长度、厚度以及叶片的形状如何？3.风车的转动速度应该是多少？4.发电机的额定功率是多少？二、风力发电系统的设计在风力发电系统的设计中，需要考虑如何选择适合的风轮和风叶，并且确定风机的大小和功率。

同时，还要选择适当的发电机和电池组合，以及选择适合的逆变器。

最后，还需要考虑系统的温度和风力这两个因素对系统发电功率的影响。

1.风轮和风叶的选择在设计风力发电系统之前，需要选择适合的风轮和风叶。

风叶的数量、叶片形状和长度的选择都会影响风力发电机的发电能力。

一般来说，风轮的直径越大，发电能力就越强。

风轮的材料也很重要，一般采用优质的玻璃钢或碳纤维制作。

2.风机的大小和功率风机的大小和功率一般都是根据现场环境进行选择的。

在选择风机的大小时，需要考虑周围环境的可用空间和风能资源。

同时，还要考虑风机的功率和转速，以确保风机能够稳定地运转。

3.发电机和电池组合在风力发电系统中，发电机和电池选用需要仔细考虑。

发电机的选择要考虑其额定输出功率和效率，而电池的选择则要考虑电池的容量和输出电压。

同时，还要根据电池组合的选择来确定逆变器的大小和功率。

4.逆变器的选择逆变器是将发电机产生的直流电转换成交流电的关键组件。

逆变器的选择要考虑到所需的输出功率和输出电压，同时要考虑到逆变器的效率和可靠性。

三、风力发电系统的实现风力发电系统的实现一般分为三个步骤：1.安装风机和发电机在进行安装之前，需要确定风机的安装位置，同时还要考虑到风机的高度和安全性。

浅谈风力发电机原理及风力发电技术摘要：在发电领域内风能发电已经能成为当前比较先进的发电技术，可以有效改善传统发电对资源的耗费，减少对环境的污染。

风能具有可再生性同时也是清洁能源，将其应用于发电是一项重大的技术举措，希望可以进一步提升风力发电技术的实践应用。

关键词：风力发电；原理；风力发电技术1、风力发电机风力涡轮机也称为风车，是将风能转化为机械功的动力机械。

机械动力驱动转子旋转，最终输出交流电源设备。

广义上说，风能也是发点，称为风力发电机。

它是一种以太阳为热源，大气为工作介质的热发电装置。

一般来说，3级风具有利用价值。

风力发电的原理与传统风车相似。

风速带动叶轮旋转，收集风能，通过增速机加速叶轮的旋转，从而实现发电。

但单纯依靠发电机不能完成发电，而是需要一个完整的运行系统。

2、风力发电特性（一）可再生清洁能源风力发电是一种可再生的清洁能源，不消耗化石资源，不污染环境。

这是火力发电无可比拟的优势。

（二）工期短，可靠性高现代高技术在风力发电机组中的应用，大大提高了发电可靠性。

大中型风力发电机组的可靠性从80年代的50%提高到了98%，比火力发电机组的可靠性高，机组寿命可达20年。

（三）成本低，实际面积小。

从国外风电场的角度来看，风力单位千瓦成本和单位电能价格均低于火力发电，比常规发电更具竞争力。

由于国外大中型风力发电机的引入，我国的成本和电价都比火力发电机组要高。

但随着大中型风力发电机组的国产化和产业化，风力发电的成本和电价在不久的将来将低于火电厂的成本和电价。

火力发电厂、监测站、变电所等建筑物仅占火电厂土地的1%，其他地点还可用于农业、畜牧业和渔业。

（四）简单的运行维护和发电的多样化发电。

现代大中型风力发电机组自动化水平高。

他们可以在无人值守的情况下正常工作。

它们只需要进行定期检修，因此不存在火电检修问题。

风力发电不仅可以并网，还可以与柴油发电、太阳能发电、水电机组等其他能源形成互补系统，也可以独立运行。

风能发电的风电机组设计与运行稳定性改进随着能源资源的稀缺和环境污染的加剧，可再生能源作为一种清洁、可持续的能源形式受到了广泛关注。

其中，风能作为一种丰富的可再生能源之一，风电机组在能源领域中扮演着重要的角色。

本文将探讨风能发电的风电机组设计和运行稳定性的改进，并提出相关的技术措施。

一、风电机组设计风电机组的设计是风能发电的基础，其合理性和稳定性直接影响到风能发电的效果。

在进行风电机组设计时，应考虑以下几个方面。

1. 风电机组类型选择风电机组主要分为垂直轴风力发电机组和水平轴风力发电机组两种类型。

在选择时，应根据具体情况选择合适的类型。

垂直轴风力发电机组适用于风速变化较大的地区，而水平轴风力发电机组适用于风速较稳定的地区。

2. 风力发电机组叶片设计风力发电机组的叶片是转化风能的关键部分，其设计应具有较高的效率和稳定性。

叶片的长度、形状和材质等都需要经过精确的计算和测试，以确保叶片在不同风速下都能发挥最佳性能。

3. 风力发电机组塔筒设计塔筒是风力发电机组的支撑结构，其设计应考虑到风速、地形等因素。

合理的塔筒设计可以减少震动和噪音，提高风电机组的稳定性。

二、风电机组运行稳定性改进在风电机组运行过程中，为了提高其稳定性和发电效率，可以采取以下措施。

1. 系统监测和数据分析利用先进的监测设备对风电机组运行过程进行实时监测，获取关键数据。

通过对数据的分析和处理，可以及时发现和解决运行中的问题，提高风电机组的稳定性。

2. 运行参数优化根据实际情况，对风电机组的运行参数进行优化调整，以获得最佳的发电效果。

例如，调整叶片角度、旋转速度等参数，以适应不同的风速和风向。

3. 故障预警和维护管理建立完善的故障预警系统，及时发现机组运行中的故障和异常情况，并进行及时的维护和管理。

定期进行机组检修和维护，确保风电机组的长期稳定运行。

三、结论风能发电作为一种清洁、可再生的能源形式，在可持续发展中具有重要地位。

通过合理的风电机组设计和运行稳定性的改进，可以提高风能发电的效率和可靠性，为能源领域的发展做出积极贡献。

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 (9)2.2.1 变速恒频风力发电系统的特点 (9)2.2.2 变速恒频风力发电系统的结构 (9)2.2.3 变速恒频风力发电系统运行控制的总体方案 (19)第3章风力发电机的设计 (25)3.1 概述[11] (25)3.2 风力发电机 (25)3.2.1 风力发电机的结构 (25)3.2.2 风力发电机的原理 (26)3.3 三相异步发电机的电磁设计 (27)3.3.1 三相异步发电机电磁设计的特点 (27)3.3.2 三相异步发电机和三相异步电动机的差异[2] (27)3.3.3 三相异步发电机的电磁设计方案 (28)3.3.4 三相异步发电机电磁计算程序 (29)结束语 (40)参考文献 (41)致谢 (43)风力发电机的设计及风力发电系统的研究摘要：本文对国内外风力发电的发展现状进行了概述。

指出了风力发电机的发展趋势和研究方向。

阐述了三相异步电机的结构与原理。

重点讲述了三相异步发电机的电磁设计方法，并列出了具体的电磁设计过程。

本课题所研究的异步发电机，是目前最理想的风力发电机，前景非常乐观重点介绍了目前风电场中所采用的风力发电机组 ,包括风力机、风力机的功率调节及恒速恒频和变速恒频发电系统。

介绍了风力发电机组的三种典型控制策略的理论依据技术路线。

设计了一个变速恒频风力发电系统。

目录引言 (1)第一章绪论 (6)风能开发与风力发电 (6)风力发电的基本原理 (6)现代风力发电机简介 (6)风力发电的特点 (7)中国风力发电的现状与趋势 (7)中国风能资源的分布 (8)中国风力发电的规划 (8)第二章PSCAD/EMTDC软件简介 (9)PSCAD/EMTDC的程序结构和功能特点 (10)PSCAD软件模块的构成 (10)文件管理系统 (10)建模DRAFT模块 (10)架空线T-LINE和电缆CABLE模块 (11)运行RUN TIME模块 (11)单曲线绘图UNIPLOT和多曲线绘图MULTIPLOT模块 (11)EMTDC模块 (11)利用EMTDC可进行的模似研究范围 (12)PSCAD/EMTDC 的应用 (12)第三章风能数学模型的建立和仿真 (12)风能的数学模型 (13)基本风 (13)阵行风 (13)渐变风 (14)随机噪声风 (14)综合风速表达式 (15)风能的仿真 (15)基本风的仿真 (15)阵形风的仿真 (16)渐变风的仿真 (17)随机噪声风的仿真 (17)综合风的仿真 (18)第四章异步风力发电机的并网 (19)异步发电机的基本原理 (19)异步发电机的基本原理简介 (19)发电机的启动 (19)异步风力发电机的并网方法 (19)直接并网 (20)降压并网 (20)通过晶闸管软并网 (20)软并网系统 (21)软并网控制系统的必要性 (21)软并网系统的结构组成 (21)软并网系统的基本工作原理 (22)软并网的步骤 (22)晶闸管用于风力发电机组软并网装置的优点 (23)晶闸管软并网存在的问题 (23)第五章软并网系统模型的建立 (23) (24)双相晶闸管模型的建立 (24)软启动仿真模型的建立 (24)晶闸管控制电路仿真模型的建立 (26)晶闸管单相控制电路仿真模型的建立 (26) (26)第六章异步风力发电机的软并网仿真 (27)风力发电机直接并网仿真 (28)直接并网仿真模型的建立 (28)风速为7m/s时，发电机直接并网仿真 (28)风力发电机组直接并网仿真分析 (33) (33) (33)风力发电机组软并网仿真 (34)软并网仿真模型的建力 (34)风速为7m/s，软并网仿真 (35)风速为10m/s时，软并网仿真 (40)风速为12m/s，软并网仿真 (45)风速为20m/s时,软并网仿真 (46)风力发电机组软并网仿真分析 (50)仿真波形的分析 (50)结论 (50)参考文献 (51)谢辞 (52)引言作为可再生能源的风力资源以其蕴量巨大；可以再生；分布广泛；没有污染等优势而在各国发展迅速。

湖南水利水电职业技术学院Hunan Technical College of Water Resources and Hydro Power毕业设计成果姓名：XXXX专业：发电厂及电力系统班级：10级发电厂及电力系统一班学号：20103501XXXX摘要本次课题设计的题目是“风机叶轮的设计和风电场机组布置方案”。

风机叶轮的设计主要是通过公式计算，得到风轮扫掠面积，风轮直径，增速比等重要参数，再采用三维CAD软件绘制叶片的翼型组合成三叶片三维立体风机示意图和风电场机组布置方案的比较选择。

本次的设计具体内容主要包括：风轮设计的相关内容，比如:确定风轮扫掠面积、确定风轮直径、确定叶片数目、风轮转速计算、确定增速比等计算数据和翼型设计的一些相关数据计算关键词：风力机叶片翼型坐标变换风电场机组布置方案（图）绪论能源是人类社会存在与发展的物质基础。

过去200多年，建立在煤炭、石油、天然气等化石燃料基础上的能源体系极大地推动了人类社会的发展。

然而，人们在物质生活和精神生活不断提高的同时，也越来越感悟到大规模使用化石燃料所带来的严重后果：资源日益枯竭，环境不断恶化。

因此，人类必须寻求一种新的、清洁、安全、可靠的可持续能源系统。

受化石能源资源日趋枯竭、能源供应安全和保护环境等的驱动，世界主要发达国家和一些发展中国家都重视风能的开发利用。

特别是自20世纪90年代初以来，风力发电的发展十分迅速，世界风电机装机容量的年平均增长率超过了30%，2005年，中国政府对2020年的风电发展目标进行了修改，将风电装机容量由2000万千瓦增至3000万千瓦。

与此同时，我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，发展了变桨距控制及失速控制的风力机设计理论，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。

风力发电系统的可靠性分析及优化设计随着环保意识的逐渐提高，可再生能源逐渐成为了人们广泛关注的话题。

风力发电作为一种清洁、安全、可再生的能源形式，其在国内和国际上得到了越来越广泛的应用。

以中国为例，截至2019年底，我国风力发电总装机容量已经突破了了200GW，成为全球最大的风力发电国家。

在风力发电系统中，风力发电机是不可或缺的核心部件，而其中又以风力发电转子的可靠性最为重要。

本文将对风力发电系统的可靠性分析及优化设计进行探讨。

一、风力发电机的构成和工作原理风力发电机一般由机座、发电机、叶片、塔架、土建基础等组成。

其中，发电机是风力发电机的核心部件。

发电机由转子和定子组成，定子安装在机座上，转子则通过轴承安装在机座上。

叶片连接在转子的外周上，当风力吹过叶片时，叶片会带动转子旋转，进而带动发电机发电。

发电机一般是交流同步发电机，它的转速与电网的频率相同，一般是50Hz或60Hz。

由于风力的随机性和不稳定性，风力发电机需要配备伺服系统和控制系统来保证其运行的安全可靠。

二、风力发电系统的可靠性分析1.可靠度与失效率在风力发电系统的可靠性分析中，可靠度和失效率是两个重要的指标。

可靠度是指在一定的时间内，风力发电系统不出现故障的概率。

而失效率则是指出现故障的概率。

可靠度与失效率之间有一个重要的关系，即失效率越低，可靠度就越高。

因此，在提高风力发电系统可靠性的过程中，要尽可能地降低失效率。

2.故障模式与效应分析故障模式与效应分析（FMEA）是一种常用的分析方式，其主要目的是找出系统中存在的潜在故障模式，进而制定有效的修复方案。

在风力发电系统中，可能出现的故障模式有很多，其中比较常见的包括叶片断裂、轴承失效、机座变形、转子和定子间隙过大等。

3.可靠性优化设计在风力发电系统的设计过程中，应该尽可能地考虑可靠性因素，从而最大程度地提高风力发电系统的可靠性。

具体的方法包括：①选择高可靠性的组件和材料，例如，在叶片的制造过程中，要选择耐疲劳、良好可靠性的复合材料。

酒泉职业技术学院毕业设计（论文）10 级风能与动力技术专业题目：大型风电场及风电机组的控制系统设计方案毕业时间：二O一三年六月大型风电场及风电机组的控制系统设计方案摘要：风力发电技术的发展将带动大型风电场的建设。

以大型风力发电机组组成的大型风电场，可为电网提供可再生的绿色能源，也可解决边远地区的能源供应紧张形势，大型风电场的运行管理己提上议事日程。

目前，我国各大风电场在引进国外风力发电机组的同时，一般也都配有相应的监控系统。

但各有自己的设计思路，致使风电场监控技术互不兼容。

如果一个风电场中有多种机型的风电机组的话，就会给风电场的运行管理造成很大困难。

因此，国家计委在“九五”科技攻关计划中实施对大型风电机组进行攻关的同时，也把风电场的监控系统列入攻关计划，以期开发出适合我国风电场运行管理的监控系统。

关键词：恒速恒频；双馈发电机；变桨距控制；无功补偿控制目录一、风力发电机组的基本控制系统 (3)（一）风电机组的软启动并网设计 (3)异步风电机组也可在起动时转速低于同步速时不并网，等接近或达到同步速时再切入电网，则可避免冲击电流，也可省掉晶闸管限流软启动器。

(3)（二）大小发电机的切换控制设计 (3)2.大发电机向小发电机的切换 (4)检测大发电机的输出功率，若2分钟内平均功率小于某一设定值（此值应小于小发电机的额定功率)时，或50S瞬时功率小于另一更小的设定值时，立即切换到小发电机运行。

切换过程为:切除大发电机的补偿电容器，脱网，然后小发电机软并网，计时20S，测量小发电机的转速，若20S后未达到小发电机的同步转速，则停机，控制系统复位，重新起动。

若20S内转速已达到小发电机旁路转速则旁路晶闸管软起动装置，再根据系统无功功率情况投入补偿电容器。

(4)（三）无功补偿控制设计 (4)（四）恒速恒频与变速恒频 (4)1.恒速恒频机组的特点 (4)目前，在风力发电系统中采用最多的异步发电机属于恒速恒频发电机组。

目录目录........................................................................................................................... 摘要. 0ABSTRACT (1)前言 (2)第一章风力发电的现状背景和意义 (3)一、风力发电的现状 (3)二．风力发电的潜力 (4)三、发展风电刻不容缓 (5)第二章风力发电机 (7)一。

风力发电机主要类型 (7)1. 1 恒速风力发电机 (7)1。

2有限变速风力发电机 (7)1。

3变速风力发电机 (8)(二）不同风力发电机的综合比较 (9)2。

1 年能量利用率和经济性的对比分析 (10)2。

2 不同类型风力发电机市场应用情况 (10)第三章风力发电控制技术 (12)3．2 变桨距风力发电技术 (12)3．3 主动失速／混合失速发电技术 (12)3．4 变速风力发电技术 (13)3.5风力发电系统的智能控制 (13)3.6 模糊控制 (13)3.7 神经网络控制 (14)3.8技术发展趋势展望 (14)第四章未来发展的建议 (15)参考文献 (16)致谢 (17)风力发电摘要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。

目前，国内学者对大型风力发电的研究已日趋成熟，但对于实验室风力发电机的研制还是比较欠缺的。

本次毕业设计的重点是拟设计简易的风力发电实验仪，该设备能让学生容易了解风力发电的原理，以及大致测算出影响风力发电的各个因素，方便以后的大学物理实验教学，同时在制作和测试过程中对出现的一些现象进行深刻的思考,具有很强的实用性和趣味性。

塔式风力发电机的设计与优化研究随着环保意识的不断提高和可再生能源的兴起，风力发电成为了一种越来越重要的能源，而在风力发电中，塔式风力发电机也逐渐受到了关注。

作为一种新型的风力发电设备，塔式风力发电机具有体积小、造型美观等优势，因此在城市较为密集的地区也能得到充分的应用。

但是，目前来看，塔式风力发电机的设计和优化研究仍处于初级阶段，如何提高其效率，让其发挥更大的作用，是亟待我们解决的问题。

一、塔式风力发电机的工作原理塔式风力发电机是一种通过利用风能生成电能的设备。

它由塔架、机舱、叶片、发电机和控制系统等主要部件组成。

当风通过叶片时，叶片的曲率使空气流动发生加速，从而使叶片运动。

当叶片运动时，叶片上设有发电机，利用磁场的变化来产生电力，从而实现发电的功能。

二、塔式风力发电机的优化设计1. 叶片设计叶片是塔式风力发电机的核心部件，其设计是否合理直接影响到发电效率。

在设计叶片时，应考虑叶片强度、形状、长度等因素，以及风能的流场参数等。

此外，对于多叶片结构的风力机来说，叶片间的空隙和叶片数目也需要进行优化设计。

2. 机舱设计机舱是塔式风力发电机的机械部件，是风力机转动的关键部分。

在设计机舱时，需要考虑机舱的材料、尺寸、通风性等因素。

同时，也要考虑机舱中各部件的布局，保证机舱内部空间的合理分配。

3. 塔架设计塔架是塔式风力发电机与地面或平台之间的连接部分，其设计需要考虑塔架的高度、材质、结构等因素。

在选择塔架高度时，需要考虑风场的特征，以及塔架所处的环境和地形等因素，从而选择最合适的高度。

4. 控制系统设计控制系统是塔式风力发电机的智能化管理和控制部分，其设计应根据发电机的输出功率和风速等参数，进行自动调节和控制。

此外，还应考虑控制系统与其他部件之间的联动性，以及控制系统的可靠性和数据采集等方面的问题。

三、塔式风力发电机的优化研究1. 增加转子面积增加转子面积可以提高塔式风力发电机的捕风面积，使其可接收更多的风能，并提高发电效率。

低风速风力发电机的风电场规划与布局研究引言：随着世界能源危机的愈演愈烈，绿色能源的重要性日益凸显。

风力发电作为一种清洁、环保、可再生的能源，受到了广泛的关注和认可。

然而，传统的高风速风力发电机在适应低风速地区的发电方面存在一定的局限性。

因此，低风速风力发电机的研究与应用成为当前风力发电领域的热点问题。

本文将从低风速风力发电机的选择、风电场规划与布局等方面进行研究和探讨。

一、低风速风力发电机的选择低风速风力发电机的选择是风电场规划与布局的首要任务。

在选择低风速风力发电机时，需考虑以下几个因素：1. 发电机功率和效率：低风速地区的风力较小，选择功率适中且效率较高的低风速风力发电机能最大程度地提高发电量。

2. 抗风能力：低风速地区的风力较弱，风力发电机需要具备较好的抗风能力，以确保运行的稳定性和安全性。

3. 维护成本：选择维护成本较低的低风速风力发电机，可以降低风电场的运营成本。

综合考虑上述因素，目前市场上有多种低风速风力发电机可供选择，如垂直轴风力发电机、水平轴风力发电机等。

根据实际情况选择适合的低风速风力发电机是风电场规划的基础。

二、风电场规划与布局1. 风能资源评估：风能资源评估是风电场规划的关键环节。

通过使用风能资源评估技术，可以准确地评估风电场所在地的风能资源条件，为后续规划与布局提供科学依据。

2. 风电场选址：在选择风电场的位置时，需要综合考虑以下几个因素：a. 地形地貌：选择地势平缓、地形较开阔的地区，有利于风力发电机的布局和风能的利用。

b. 环境影响：避免选择环境敏感的区域，减少对生态环境的影响。

c. 电网接入条件：选择与电网接入方便的地区，减少输电线路的建设成本。

d. 距离负荷中心：尽量选择距离负荷中心较近的地区，减少输送损耗。

3. 风力发电机布局：在风力发电机的布局设计中，需要考虑以下几个因素：a. 布局密度：根据风力资源分布情况和风力发电机的尺寸，合理确定风力发电机的布局密度，以最大程度地提高发电效率。