FC1000W型小型风力发电机设计

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小型风力发电机组动力结构设计概要

小型风力发电机组动力结构设计摘要当前，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。

本文对小型风力发电机动力结构的设计主要研究如下：(1)进行小型风力发电机的总体功能需求分析，进行整体方案设计，力求实现机与电的结合。

(2)进行机器的机械装配图设计，功能完备后，然后进行机械零件的详尽设计。

(3)根据风力发电机叶片设计理论及实际风能情况，设计出合适的风力发电机叶片，并利用CAD软件建立叶片的模型。

关键词：小型风力发电机；叶片；变向器目录摘要 (Ⅰ)第1章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 国内外风力发电的发展现状及其趋势 (2)1.3 小型垂直轴风力发电机发展概况 (3)1.4 本课题的研究内容 (4)第2章垂直风力发电机组部分零部件的设计 (6)2.1 风力机的基本原理 (6)2.2 小型风力发电机部分零部件的设计 (8)2.2.1 叶片 (8)2.2.2 轴毂 (11)2.2.3 架子 (11)2.2.4 支撑架 (12)2.2.5 风力机设计中标准零部件的选型 (12)2.2.6 变向器 (13)2.3 本章小结 (14)第3章垂直轴风力发电机正常工作的条件 (15)3.1 小型风力发电机安装地点选择 (15)3.2 垂直轴风力发电机制动器的设计 (15)3.3 蓄电池和选型 (15)3.3.1 蓄电池的种类及工作基本原理 (15)3.3.2 蓄电池选型 (16)3.4 本章小结 (16)结论 (17)参考文献 (18)致谢 (19)第1章绪论1.1课题背景随着环保的呼声日益高涨和不可再生能源的过度消耗，风能、生物能等多种可再生资源被日益重视。

1000W钕铁硼永磁风力发电机研制小型风能发电及其发电机_5_

45
′ 仿, 可以认为 K aq = K aq , 不再讨论。 2. 4 确定电机主要尺寸根据初选取的电磁负荷 A s , B ∆ 和计算出的转
生产的风力发电机性能比较见下表。
子磁钢体积 V m , 用电机常数公式就可以计算电机的主要尺寸- 电机直径 D 1 和长度 L 1 , 转子直径 D 2 和长度 L 2 , 每极磁钢尺寸长宽高 lm × bm ×hm。 2. 5 绘制磁钢工作图及计算电机工作特性确定了磁钢尺寸, 电机的主要尺寸, 就可以计算电机磁路, 绘出绕组图, 计算出电机空载特性, 然后按一般永磁电机理论绘出发电机磁钢工作图, 最后计算电机的工作特性。上述计算可参考相关电机设计及永磁电机, 不再赘述。
天津
FJ FY 型 1000
内蒙古
FD 型 1000 703
浙江
ZFD 型 1000
1000 1236 490
220 ( 交流) 230 ( 交流) 48 ( 直流) 450 360 375
钕铁硼
钕铁硼
铁氧体
切向磁化径向磁化切向磁化
23 166 33 172 50 230
铁氧体径向磁化
( 外转子) 57 340
( 2)
图3
图2
直轴电枢反应折合系数为单位励磁磁势 F j 所建立的基波磁密 B ∆1 与单位电枢反应磁势 F ad 所建立的基波磁密 B ad1 之比。
K ad = B ad1 F ad B ∆1 F j F ad SR
( 3) ( 4)
而
B
ad1
= K5
式中: K 5 —波形系数; S —磁路截面积;
(B H ) m ax —磁钢最大磁能积。
2 电磁设计

国产1000MW机组FCB控制功能

国产超超临界1000MW机组FCB控制功能的实现刘锐广东国华粤电台山发电有限公司，广东台山 529228引言：据报道，2011年９月８日由于电力系统工作人员操作失误，美国加利福尼亚州南部、亚利桑那州以及墨西哥部分地区发生大面积停电，约600万人受影响。

2012年7月30日和31日印度北部和东部地区连续发生两次大面积停电事故。

突如其来的断电导致交通陷入混乱，给工作、生活带来极大的不便。

一直以来，国内外各电网公司都大力研究电网大面积停电后的“黑启动”的技术，但却极为困难，对火力发电机组更是难上加难。

试想如果在电网事故大停电时能保留部分电源点，通过保存下来随时能向外供电的发电机组，逐步使电网恢复，这就是火电机组的FCB功能。

摘要：FCB 功能的实现，对电厂和电网都意义重大。

对电网来说，在电网出现突发性故障时，具备FCB功能的机组可以快速减负荷并立刻转为带厂用电“孤岛运行”，成为故障电网中的“星星之火”，随时可以“黑启动”恢复对外送电，这样就会大大缩短电网的恢复时间。

而对电厂来说，具备FCB功能的机组同时具备了停电不停机、停机不停炉的功能，这最大程度地降低了锅炉的停运概率，从而能减少锅炉跳闸造成的寿命消耗，节约锅炉重新启动的成本，减少机组的电量损失。

而FCB成功的关键是能够在短时间内，维持机组的工质和能量的快速平衡。

关键字： FCB 大容量锅炉旁路能量与工质风险1、主要设备概况锅炉为超超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，锅炉采用一次再热、单炉膛单切圆燃烧、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构塔式布置。

汽轮机采用上海汽轮机有限公司生产的1000MW超超临界汽轮发电机组。

汽轮机型式是超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、双背压、凝汽式、采用八级回热抽汽。

汽轮机采用定－滑－定运行方式。

图一：发电厂热力系统循环简示上海汽轮发电机有限公司制造的1000MW发电机，配有河北天威保变有限公司生产的3×380MVA单相主变压器，发电机型号THDF 125/67，为水氢氢冷却方式，旋转无刷励磁。

大田永磁发电机并网发电系统设计方案

大田1000KW永磁发电机并网发电系统设计方案小型永磁风力发电机系统由：永磁简单地说：小型永磁风力发电机发出直流电经并网逆变器送到电网上去。

由于永磁风力发电机发电出的是直流电只能用来充电池或用逆变器变成交流供应电器用，目前小型风机未在工业上应用，就是因并网逆变器价格太高，一个千瓦达五千元。

而风机整个造价只有一个千瓦三千元，所以无法推广小型永磁风力发电机系统。

1000KW小型永磁风力发电机系统由250台4KW小型永磁风力发电机组成。

4KW参数见上边表格。

风速与电机出力关系如下：4KW 单机成本分析参数见上面表格：每千瓦分摊0.45万元输变电共公部分：每千瓦分摊0.05万元。

每千瓦综合投资达5000元;运行经济效溢分析:选择年平均风速在5米的地方做为风场，风机设计风速10.0米，则风机年运行小时数能达3500小时（一年有8760小时），年发电量达3500度/每千瓦，上网电价按0.5元算，年收入达1750元，扣除20%的税收、运行等费用，纯利润=1400元/每千瓦左右。

若建设一个1000KW的风场：投资在500万，年发电量达350万度电，上网电价0.5元/度。

年收入175万元，扣除20%的税收、运行等费用，纯利润=140元万元。

四年收入140×4万元=560万元。

四年回收投资。

1.为什么一定要用小型永磁风力发电机？发电机多种多样，有同步发电机，有异步发电机，异步发电机简单成本低，但它额定转速在1500转，低转速的价格成倍上升，用齿轮增速，成本也上升，机械故障也会出现，可靠性低，由于风机额定转速在400转，再风速变化大，要求4-10米/秒都能发电，异步发电机不是很适合的。

同步发电机需要励磁系统，它复杂容易出故障，并消耗电能，又风机挂在高处，维护不方便。

永磁发电机用永磁体做励磁系统，简单又不消耗电能，不需要维护。

对低速它也表现很好。

2.小型风场的商业抄作：目前国人中小资本很多，没有一个人投入风电能源。

微型风力发电系统设计与制造

微型风力发电系统设计与制造微型风力发电系统可谓是近年来发展最快的新能源之一，其主要原理是通过风力驱动小型风机发电，以达到利用自然资源的电能转换。

由于其小体积、低成本、易于维护的特点，已受到越来越多人的关注。

本文将介绍微型风力发电系统的设计制造过程及其应用。

一、设计为确保微型风力发电系统的高效运行，设计十分重要。

在设计过程中，需注重以下几点：1.风机转子设计：应该选择轻量的材料制作，使其叶片可折叠、可收起；同时，应考虑风力发电系统的风速范围，以充分利用风能。

2.风轮塔座设计：应选择坚固、耐用的材料，同时考虑其安装位置及高度。

3.风力发电机设计：应根据风轮的转速和轴功率需求进行选型，以保证系统发电有效性。

二、制造微型风力发电系统的制造相对较为简单，以下是制造的基本步骤：1.风机转子的制造：先选择轻质材料进行预制，再将其按照设计要求制作成叶片。

2.风轮塔座的制造：选择合适的钢材加工制作而成，并根据需要进行喷漆处理，饰面效果更佳。

3.风力发电机的制造：选购合适型号的风力发电机后，需配备稳压器、智能控制系统等辅助设备。

三、应用微型风力发电系统可以应用于建筑物、广场、公园等适合的场所。

以下是其应用场景：1.户外充电：通过微型风力发电系统，可以将风能转化为电能，用于手机充电、灯光照明等。

2.乡村农田：在乡村种植园区、草坪等场所，安装微型风力发电系统，可以节省灌溉用水，减少碳排放。

3.气象探测：通过微型风力发电系统，还可以搭载各类气象探测设备，监测气象变化。

总之，微型风力发电系统可谓是未来新能源的一个重要方向，其发展前景广阔。

通过科学合理的设计和制造流程，可以充分利用自然资源，为社会创造更多的财富与价值。

独立式民用小型风力发电机及控制器的设计

独立式民用小型风力发电机及控制器的设计AbstractThis paper presents the design of a standaloneresidential small-scale wind turbine and controller for home-based electrical power generation. The system consists of a Wind Turbine Generator (WTG), Battery and Charge Controller. The Wind Turbine Generator is a three-phase permanent magnet generator with a rated power of 1000 Watts. The Battery and Charge Controller ensures the proper functioning of thesystem by regulating the charging and discharging of the battery. The controller also controls the output voltage ofthe WTG.IntroductionAs the world becomes more dependent on energy, renewable energy technologies such as wind power are continuing to grow in popularity. Residential wind power systems offer several advantages to homeowners, including reduced electricity bills and lower carbon emissions. In this paper, we present the design of a standalone residential small-scale wind turbine and controller that can be easily installed by homeowners.Design of Wind Turbine GeneratorA small-scale wind turbine generator is designed to take advantage of the kinetic energy of wind to produce electrical energy. Permanent magnet generators are used in many small-scale wind turbines because of their high efficiency, low maintenance, and ease of use. The Wind Turbine Generator (WTG) used in this system is a three-phase permanent magnet generator with a rated power of 1000 Watts. The generator ismounted on a pole and connected to the battery via cables. The blades of the turbine are designed to capture the maximum wind energy and turn the generator.Design of Battery and Charge ControllerTo ensure the proper functioning of the system, it is essential to regulate the charging and discharging of the battery. The charge controller ensures that the battery is not overcharged or over-discharged, which can damage the battery. The controller also regulates the output voltage of the WTG. Our controller uses a microprocessor-based system to automatically control the charging and discharging of the battery.The charge controller consists of two main sections, which are the charging section and the discharging section. The charging section is responsible for regulating the charging of the battery from the WTG. The discharging section is responsible for regulating the discharging of the battery to the load. The charge controller constantly monitors the battery voltage and adjusts the charging and discharging rate accordingly.ConclusionThe design of a standalone residential small-scale wind turbine and controller has been presented. The system includes a Wind Turbine Generator, Battery, and Charge Controller. The WTG is a three-phase permanent magnet generator with a rated power of 1000 Watts. The Battery and Charge Controller ensure the proper functioning of the system by regulating the charging and discharging of the battery. The controller also controls the output voltage of the WTG. This system can be easily installed by homeowners and offersmany benefits, including reduced electricity bills and lower carbon emissions.。

小型家用风力发电机毕业设计样本

风能作为一种清洁可再生能源越来越受到人们注重，风力发电也逐渐成为了时下朝阳产业。

本论文详细阐明了小型独立风力发电系统设计方案，对风力发电机组构造和电能变换及继电控制电路做了进一步研究。

本文提出解决方案为，风力发电机组带动单相交流发电机，然后通过AC—DC—AC变换为顾客需要原则交流电，并且考虑到风力不稳定性，在系统中并入蓄电池组，通过控制电路监控实现系统控制，保证系统在风能充分时可蓄能，在风能不充分时亦可为负载供电。

系统运营状况采用继电控制电路监控和切换。

本论文重点在于继点控制电路设计，并对各种不同风力状况下系统运营状况进行了全面而严谨分析，最后电气控制某些进行了系统仿真。

核心词：风力发电机组；整流——逆变；继电控制摘要............................................................................................................ 错误!未定义书签。

目录........................................................................................................ 错误!未定义书签。

引言........................................................................................................ 错误!未定义书签。

第一章绪论.............................................................................................. 错误!未定义书签。

1.1风力发电概述..................................................................................... 错误!未定义书签。

小型风力发电机控制器设计(毕业设计)

由于风能的随机性和不稳定性以及负载的随时变化使得现有小型风电系统仍然存在不少问题。
1、效率较低，现有系统一般采用发电机输出直接对蓄电池进行充电，并没有对风电转换环节进行控制，使得风能利用系数比较低，一般在0.3左右。据贝茨理论风能利用系数的极限值为0.593，如果控制风力机总是以最佳叶尖速比运行，年发电量可以提20%～
3硬件电路部分
3.1硬件原理图的总体设计
如图3.1所示：
蓄电池充电控制系统的电路框图如图3.1所示，主控制器采用AT89C51微处理器为控制核心，辅助电源用于提供电路所需的多路电压，A/D采样电路完成电流和电压的采样，驱动电路驱动充电电路中的MOS管的通断来调节充电电流，实时打开卸荷电路防止蓄电池过充。
在实际运行中，控制器应具有以下主要功能：
1、保证风机安全运行，在电气特性和机械特性允许范围内运行；
2、减少风速随机变化对输出电能的影响，使输出电压稳定，减少纹波；
3、合理调度系统电能，保证向负载提供连续电能；
4、保护蓄电池，防止过充和过放，提供足够充电能量进行快速充电[6]。
综上所述，研究可靠性更高、价格更廉的小型风力发电控制器，对于增强市场竞争能力，加速小型风力发电的普及和应用，节约能源和保护环境都具有重要意义。
铅蓄电池放电时，它的大部分化学能转换成电能供给外电路，一小部分化学能转换成热能散失掉。同时活性物质和电解液转变成PbSO4+2H2O+PbSO4这个物质体系。在放电过程中，蓄电池内的电化学反应吸收热量，内阻产生的热量被电化学反应吸收，所以放电时蓄电池温升较低。
充电时，蓄电池把外界传输给它的电能转换成化学能储蓄到Pb+2H2S04+S02这个物质体系之中。这个物质体系比PbSO4+2H20+PbSO4含有更多的化学能。因此，刚充足电的蓄电池电压高，电解液浓，能量多。所以要特别注意和小心避免发生短路。

中小型直驱式永磁风力发电机设计及特性研究

中小型直驱式永磁风力发电机设计及特性研究一、本文概述随着全球能源需求的日益增长和环境保护意识的不断加强，可再生能源的开发和利用已成为当今世界的研究热点。

其中，风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，具有巨大的发展潜力和广阔的应用前景。

中小型直驱式永磁风力发电机作为一种新型风力发电技术，其高效、低噪、低维护等特点使其在风力发电领域具有独特的优势。

本文旨在对中小型直驱式永磁风力发电机的设计及其特性进行深入研究，以期为我国风力发电技术的发展提供理论支持和实践指导。

本文将介绍中小型直驱式永磁风力发电机的基本原理和结构特点，阐述其相较于传统风力发电机的优势。

在此基础上，本文将重点讨论中小型直驱式永磁风力发电机的设计方法，包括电磁设计、机械设计、控制系统设计等方面，以期提供一套完整、实用的设计方案。

本文将深入研究中小型直驱式永磁风力发电机的运行特性，包括其风能利用效率、动态响应特性、运行稳定性等方面。

通过理论分析和实验研究，本文将揭示中小型直驱式永磁风力发电机在不同风速、不同负载条件下的运行规律，为其在实际应用中的优化运行提供理论依据。

本文将探讨中小型直驱式永磁风力发电机在实际应用中可能遇到的问题及解决方法，包括机械振动、电磁干扰、环境适应性等方面。

通过分析和解决这些问题，本文将为中小型直驱式永磁风力发电机的推广应用提供技术支持和实践指导。

本文将对中小型直驱式永磁风力发电机的设计及其特性进行全面深入的研究，旨在为我国风力发电技术的发展提供理论支持和实践指导。

二、直驱式永磁风力发电机的基本原理直驱式永磁风力发电机（Direct-Drive Permanent Magnet Wind Generator, DDPMSG）是一种特殊类型的风力发电设备，其设计核心理念在于直接将风能通过风力涡轮机转换为电能，避免了传统风力发电机中需要齿轮箱进行增速的复杂机械结构。

这种发电机的主要组成部分包括风力涡轮机、永磁体和发电机本体。

高效消费级小型风力发电机的设计与实现

高效消费级小型风力发电机的设计与实现在当今注重环保、可持续发展的时代，风力发电作为可再生能源的一种形式越来越受到人们的青睐。

而针对消费级市场，小型风力发电机的出现则成为了满足家庭及小型企业可再生能源需求的首选。

本文将从设计与实现两个角度来探讨高效消费级小型风力发电机的相关问题。

一、设计1.叶轮设计小型风力发电机中，叶轮是最重要的部件之一。

通常，叶轮的设计采用空气动力学原理，即使其叶片在充分受到风力后保持匀速旋转。

因此，叶片的形状和倾斜角度是影响效率的关键因素。

在设计叶轮时，应注意以下几点：（1）尽量减小叶轮和轴的摩擦阻力；（2）采用更好的材料和加工技术以提高剛性和耐用性；（3）叶片间的角度应该是尽可能大的，但不超过15度。

2.转子设计转子是将叶轮旋转产生的机械能转换为电能的重要组成部分，它负责传递叶轮产生的动力到发电机。

通常，转子采用永磁式电动机，因为这种电机具有以下优点：（1）无需外部光源或启动装置即可激励电流；（2）利用永久磁铁产生磁场，从而在出现故障时仍能提供部分发电；（3）因为无需机械碳刷传导电流，故摩擦和电气损耗相对较小，效率更高，运转更安静。

3.电路设计电路是将发电机直流电转换为交流电并直接输入电网的关键部分。

在小型风力发电机中，应使用逆变器并确保其宽电压输入、卓越的重量/力率（功率密度）、快速响应及附加保护电路等功能，以及开发用于双变换器拓扑的电容器和感包。

此外，逆变器应尽可能小，从而减轻发电机工作负载和提高效率。

此外，为避免由于电缆中的损失和损坏导致效率降低，电路应适当设置变压器和滤波器以保护发电机。

二、实现1.风能资源分析在实现小型风力发电机之前，首先需要确定自己所拥有的风能资源。

这可以通过相关数据以及现场磴器站具体量化测量等方式来实现。

此外，应考虑许多因素，如风速范围、岩石或树木的阻挡、机械支撑等。

2.安装和定位另一个实现小型风力发电机的首要任务就是安装其设备搭配到相应位置。

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3、国内外风力发电机的研究和发展状况
目前，限制风能大规模商业开发利用的主要因素——风力发电成本在过去的20年中有了大幅的下降。近年来，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。在此基础上，许多国家建立了众多的中型及大型风力发电场，并形成了一整套有关风力发电场的规划方法、运行管理与维护方式、投融资方式、国家扶持的优惠政策及规范、法规等[1]。
4、虚拟样机技术简介
随着技术的不断进步，仿真在产品设计过程中的应用变得越来越广泛而深刻，由原先的局部应用（单领域、单点）逐步扩展到系统应用（多领域、全生命周期）。虚拟样机技术正是这一发展趋势的典型代表。
虚拟样机技术是一种基于虚拟样机的数字化设计方法，是各领域CAx/DFx技术的发展和延伸。虚拟样机技术进一步融合先进建模/仿真技术、现代信息技术、先进设计制造技术和现代管理技术，将这些技术应用于复杂产品全生命周期、全系统，并对它们进行综合管理。与传统产品设计技术相比，虚拟样机技术强调系统的观点、涉及产品全生命周期、支持对产品的全方位测试、分析与评估、强调不同领域的虚拟化的协同设计[6]。
(1)到2010年，全国风电总装机容量达到500万千瓦。重点在东部沿海和“三北”地区，建设30个左右10万千瓦等级的大型风电项目，形成江苏、河北、内蒙古3个100万千瓦级的风电基地。建成1～2个10万千瓦级海上风电试点项目。
(2)到2020年，全国风电总装机容量达到3000万千瓦。在广东、福建、江苏、山东、河北、内蒙古、辽宁和吉林等具备规模化开发条件的地区，进行集中连片开发，建成若干个总装机容量200万千瓦以上的风电大省。建成新疆达坂城、甘肃玉门、苏沪沿海、内蒙古辉腾锡勒、河北张北和吉林白城等6个百万千瓦级大型风电基地，并建成100万千瓦海上风电[2]。
现代风力发电机组经过几十年的研究和发展，就机组技术而言正逐步呈现以下趋势：
A.由定桨距向变桨距机型发展。变桨距风力机组在低风速区的输出功率可以高于定桨距机组，但是其机械装置和控制系统会变得更复杂。
B.机组由定速运行向变速运行发展。变速运行的优点在于可以在低风速区以最优尖速比运行而最多地获得风能。
C.有齿轮箱式向直接驱动式发展。无齿轮箱的机组结构简单，可靠性增加。
D.由单一陆地型机组逐渐开始向海上机组发展。海上风电场的建立大大节省了宝贵的陆地面积，而且风资源状况更好。
E.由百kW级向MW级乃至多MW级发展。为了提高单位土地面积的发MW，叶轮直径由15m加长到125m，可靠性从50％提高到98％等事实，可以说明风力发电机组的发展趋势是功率较大、重量较轻、造价较低、可靠性较高[4][5]。
风能开发利用已有数千年的历史。在蒸汽机发明以前，风能就曾作为重要的动力，用于船舶航行、提水饮用和灌溉、排水造田、磨面和锯木等。在几千年前，埃及的风帆船就在尼罗河上航行。中国是最早使用帆船和风车的国家之一，至少在三千年前的商代就出现了帆船。唐代有“乘风破浪会有时，直挂云帆济沧海”的诗句，可见那时风帆船已广泛用于江河航运。方以智著的《物理小识》记载有：“用风帆六幅，车水灌田，淮阳海皆为之”，描述利用风车驱动水车灌田的场景。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，自20世纪70年代中期以来，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，现代风能最主要的利用形式——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%，从1993年的216万千瓦上升到2003年的4030万千瓦[1]。
我国可再生能源中长期发展规划明确指出：通过大规模的风电开发和建设，促进风电技术进步和产业发展，实现风电设备制造自主化，尽快使风电具有市场竞争力。在经济发达的沿海地区，发挥其经济优势，在“三北”(西北、华北北部和东北)地区发挥其资源优势，建设大型和特大型风电场，在其他地区，因地制宜地发展中小型风电场，充分利用各地的风能资源。主要发展目标和建设重点如下：
[5]Bossanyi, E.A. Electrical aspects of variable-speed operation of horizontal axis wind turbine generators'.UK:Etsu W/33/00221/REP, Energy Technology Support Unit, Harwell.1994
毕业设计(论文)开题报告
题目：FC1000W型小型风力发电机设计
系：机械工程学院
专业：机械设计制造及其自动化
学生姓名：XXX学号：XXXXXXXXXXXXXXX
指导教师：XXXXXX
2010年3月28日
毕业设计（论文）开题报告
1．文献综述：结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2500字以上的文献综述，文后应列出所查阅的文献资料。
2、小型风力发电机的基础理论
2.1贝兹理论
贝兹理论是在有贝兹（A.Betz）和哥劳特（H.Glauert）首先定义的自由流场风力机规则下提出的，是理想状况下的风能转换规律，它与实施的技术方案无关。风力机可做成水平轴式的和垂直轴式的，叶片可采用升力叶型或阻力叶型，叶型自身也有多种几何形状与尺寸选择。但无论如何不可能达到理想的风能转换效率，而必然存在与贝兹公式计算的最大功率相比较而言的效率。贝兹假设风轮是理想的。风轮没有轮毂，而叶片数无穷多，并且风轮对通过它的气流没有阻力，他是一个不产生损耗的能量转换器；此外，还进一步假设风轮前、风轮扫掠面、风轮后气流速度都是均匀的。空气流过风轮的瞬时能量转换可由流线图表达，如图2.1所示。风轮前远方（F1截面之前）具有流通截面相等的流线。在图中虚线包围处，风轮前流线较窄，空气通过风轮时，受风轮阻挡被向外挤压，绕过风轮的空气能量未被利用。只有通过F截面的气流，在风轮里释放了其所携带的部分动能。由于风速远小于当地的声速，即运动气流的马赫数Ma﹤﹤1，空气的压缩性可被忽略。所以F截面的大小取决于速度差△V=V1-V2。当△V=0时，所有通过F截面的气流穿过风轮后，动能不变，根本没有能量转换；如果△V= V1即V2=0，风轮后面没有气流流动，也就没有气流通过风轮，依然没有能量转换。气流如何运动才能获得可用能量，而且获得最大的转换效率呢？贝兹给出了解决这一问题的数学公式[3]。
为了提高效率、运行可靠的风力机，在它投入制造前，必须设计解决一下两个问题。
①首先是确定风轮的基本几何尺寸与特性参数，如叶片数、风轮直径、叶尖速比等；确定叶片的空气动力参数，如翼型、各叶素安装角、叶片外形等；
②其次要确定风叶和风力机所受的力，以便按照强度、刚度要求设计叶片结构和叶轮，使叶片和风力机具有可靠的安全性能以承受它所处环境的恶略运行条件[3]。
5、虚拟样机技术在风力发电机设计研究中的应用
风力发电机的动态特性研究既要考虑其刚体运动，也要考虑其柔体运动和振动，由此需要将有限元分析与多体系统动力学仿真结合在一起。采用MSC.Nastran有限元仿真系统软件进行。
在MSC.Nastran中进行运动学仿真，保证模型的可靠性和准确性后，对风力发电机在空载、满载情况下动力学仿真以确定其受力特点和运动特征，为风力发电机结构优化设计打下基础，同时确定有限元分析所需的外力。在风力发电机仿真研究中，首先要建立风力发电机的真实三维模型，即产生一个复杂的机械系统的“虚拟样机”，然后才可以仿真其真实样机的特性参数，最后综合风力发电机有限元静力仿真和模态仿真结果，对风力发电机的结构参数进行优化，并重复有限元仿真。
文献综述
1、引言
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,还诱发了不少国与国之间、地区之间的政治经济纠纷，甚至；中突和战争。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。风能是太阳能的一种转化形式，是一种不产生任何污染物排放的可再生的自然能源[1]。
我国三北地区（西北、华北北部、东北）及东南沿海地区有丰富的风能资源，而这些地区又都存在能源短缺及环境污染的问题，因此通过利用风力发电来改变能源结构并改善环境，不失为在能源开发领域中重要的策略之一。中国风力发电技术的研究始于20世纪70年代末80年代初，通过自主开发研制，小型风力发电机（额定容量为100W至10KW）已实现了商业化批量生产，并获得了广泛应用，对解决广大牧区牧民及一些岛屿上居民的生活及生产用电起着重要作用。与此同时，在国家有关部委的支持下，研制出额定功率为200、250、300、600KW的风力发电机组（已逐步实现国产化），并在全国11个省区建立了27个风电场，总装机容量到2001年底约40万KW，取得了较快的发展[1]。
6、小结
现代风力机是一个涉及多学科的复杂系统。设计像这类复杂的系统，必须要有完善的分析技术来支持。从初始设计到详细设计，乃至到样机试制阶段的整个设计过程中，应该有详尽程度不同的分析。要完成这样的分析，必须要利用计算机来辅助进行[12]。
随着虚拟技术的不断发展，人们对于利用虚拟样机技术来研发新的产品的观念将更趋于成熟，它以设计周期短、费用低等优点将逐步取代传统的物理样机，在产品开发中占有重要地位。有限元分析是现代机械产品结构动态设计的基础，是一项对描述系统动力学特性所需参数进行研究和估算的技术。同时还可以根据仿真分析结果对有限元模型进行修正[10]。动态性能分析在结构设计和评价中具有极其重要的位置。特别是随着现代工业的进步，许多产品朝着更大、更快、更轻和更安全可靠的方向发展，因此对动态特性的要求越来越高，强度和振动分析愈显重要。对关键零件进行有限元分析，对零件的结构提出了改进意见，并为其它设计改进提供了可靠的理论依据[11]。