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风力发电技术基础一、课程说明课程编号：100311Z10课程名称：风力发电技术基础/Fundamentals of Wind Power Technology课程类别：专业教育课程学时/学分：32/2先修课程：工程流体力学、能源系统控制技术适用专业：新能源科学与工程教材: 王亚荣，耿春景等. 风力发电技术[M].中国电力出版社，2012.教材、教学参考书：1.田德. 风能转换原理技术与工程[M]. 待出版2.徐大平. 风力发电原理[M]. 机械工业出版社，2011.3.叶杭冶. 风力发电机组的控制技术[M]. 机械工业出版社，2015.4.黄守道. 直驱永磁风力发电机设计及并网控制[M]. 电子工业出版社，2014.二、课程设置的目的意义风力发电技术基础课程是为新能源科学与工程专业设立的拓展知识体系的专业课，课程的设置目的是让学生通过学习风力发电技术基础这门清洁能源与可再生能源学科的课程，了解风的特性及我国的风能资源分布特点，将风能资源评估、风电厂选址、建设与运行维护联系起来，构建风力发电技术的知识体系，建立风能资源等清洁能源与可再生能源的利用意识，结合本专业的要求，既关注太阳能等清洁能源与可再生能源发展，也关注风能资源开发利用的技术与应用趋势，有利于创新性的开发风能发电的技术与设备，扩展专业领域，为全面从事新能源科学与工程的研究开发工作奠定基础。
三、课程的基本要求知识：掌握风力机的发展史，世界风能发展状况，风的特性及我国的风能资源分布特点，风能资源评估，风力机的基本组成，水平轴并网型风力机的基本工作原理，风电场项目规划与选址，风力机的选型、运输与安装，风电场与电力系统的关系，风能系统的经济评价方式，风能系统的成本构成，以及世界可再生能源状况、全球和中国的可再生能源政策。
能力：风力发电指利用风力发电机组直接将风能转化为电能的发电方式，是风能利用的主要形式，也是目前可再生能源中技术最为成熟、最具规模化开发条件和商业化发展前景的发电方式之一，对减少温室效应，保持生态平衡，改善电力结构将起到重要作用。
海上风电送出系统及工程技术本章概括性地介绍海上风电场的发电系统构成和主要设备，重点介绍了其送电系统构成、主要设备和功能特性，以及海上风电送出工程的系统并网技术、海上变电站、换流站技术和海底电缆线路技术。
2.1 海上风力发电系统简介2.1.1 系统构成目前，海上风力发电系统的典型接线图如图2-1所示。
图2-1 海上风力发电系统典型接线图从图2-1可以看出，风力发电机由风能驱动，发出电能，是海上风力发电系统最为重要的系统构件。
电能通过在机舱或基座内的变压器将电压抬升（如690V/35kV）之后汇入海底集电系统。
海底集电系统是连接各风电机组形成的电气系统，主要由连接各风电机组的海底电缆及开关设备构成，其作用是汇集各风电机组发出的电能，输送至陆上或海上升压站。
2.1.2 主要设备及功能特性据前文所述，海上风力发电系统包括海上风电机组及海底集电系统两个部分。
风电机组由风轮、传动系统、偏航系统、液压系统、制动系统、发电机、控制与安全系统、机舱、塔架和基础、升压设备等组成，典型结构如图2-2所示。
海底集电系统由连接各风电机组的海底集电电缆、开关设备等组成。
（1）风轮。
由叶片和轮毂、滑环组成，是风电机组获取风能的关键部件，叶片是由复合材料制成的薄壳结构，分为根部、外壳、龙骨三个部分；轮毂固定在主轴上，内装有变桨系统，与机舱经滑环连接；滑环为旋转部件（叶片和轮毂）与固定部件（机舱）提供电气连接。
（2）传动系统。
由主轴、齿轮箱和联轴节组成（直驱式除外），主轴连接轮毂与齿轮箱，承受很大力矩和载荷；齿轮箱连接主轴与发电机，叶轮转速一般为15～25r/min，发电机（非直驱式）额定转速一般为1500～1800r/min，齿轮箱增速比通常为1∶100左右。
（3）偏航系统。
由风向标传感器、偏航电动机、偏航轴承和齿轮等组成。
偏航轴承连接机舱底架与塔筒齿轮环内齿，并与偏航电机啮合实现机舱偏航对风；偏航电动机驱动机舱转动对风，偏航速度一般为1°/s，通常有3～5台，通过减速箱或变频器降速。
风电机课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解风能的基本概念，掌握风力发电的原理和过程。
2. 学生能够描述风电机组的主要构成部件及其作用。
3. 学生能够解释风电机的运行特性及影响因素。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识分析风力发电的优缺点，并提出改进措施。
2. 学生能够设计简单风电机模型，并展示其工作原理。
3. 学生能够通过实际操作，学会使用相关工具和仪器进行风力发电实验。
情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到风能作为一种清洁、可再生能源的重要性，培养环保意识。
2. 学生能够积极参与风力发电技术的学习和实践，形成探究精神和团队合作意识。
3. 学生能够关注风力发电行业的发展趋势，激发对新能源事业的热爱和责任感。
课程性质：本课程为自然科学领域的探究性课程，结合理论知识与实践操作，培养学生对风力发电技术的认识和理解。
学生特点：六年级学生具备一定的科学知识基础和动手操作能力，对新能源题材感兴趣，善于合作与分享。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，提高学生的科学素养和创新能力，培养其环保意识和责任感。
通过分解课程目标为具体学习成果，为教学设计和评估提供明确方向。
二、教学内容1. 引言：介绍风能作为一种可再生能源的重要性和风力发电的概况。
- 教材章节：第一章《新能源概述》2. 风能基本概念：讲解风的产生、风能的转换和风力发电的原理。
- 教材章节：第二章《风能及其利用》3. 风电机组结构：分析风电机组的主要组成部分，包括叶片、塔架、发电机等。
- 教材章节：第三章《风力发电机组》4. 风电机工作原理：阐述风电机如何将风能转换为电能的过程。
- 教材章节：第四章《风力发电原理》5. 风电机运行特性及影响因素：探讨风速、风向等因素对风电机运行的影响。
- 教材章节：第五章《风力发电运行与管理》6. 风力发电优缺点及改进措施：分析风力发电的优势和局限性，并提出相应的改进方法。
- 教材章节：第六章《风力发电的挑战与未来》7. 实践操作：设计并制作简单风电机模型，进行风力发电实验。
学号密级公开xxxxxxxxx本科生毕业设计风力发电机传动系统的设计学院名称：培黎工程技术学院专业名称：机械设计制造及其自动化学生姓名：马指导教师：同教授二○一三年五月BACHELOR'S DEGREE THESIS OF LANZHOU CITY UNIVERSITYDesign of Transmission System of WindPower GeneratorCollege : School of Bailie Engineering & TechnologySubject : Mechanic Design Manufacturing and AutomationName : MaDirected by : Professor Tong ChanghongMay 2013郑重声明本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。
尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。
对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。
本学位论文的知识产权归属于培养单位。
本人签名：日期：摘要风电产业的飞速发展促成了风电装备制造业的繁荣，传动系统是风电机组的核心系统，而齿轮箱又为双馈式风电机组传动系统的核心部件，备受国内外风电行业和研究机构的关注。
但由于国内齿轮箱的研究起步晚，技术薄弱，尤其在目前兆瓦级风力发电机中，其属于易过载和过早损坏率较高的部件，且易出故障。
与之相对应的，直驱式风力发电机具备低风速时高效率、低噪音等优点，但直驱式发电机组在风力发电越来越大型化发展的今天，其过于庞大的低速发电机运输、吊装困难，制造成本较高。
二者相比较，考虑到结构、经济问题，我们就不得不重新思考如何提高齿轮箱的传动效率，从而提高传动系统的传动效率。
本文在对风力发电机的结构、原理深入了解、研究的基础上，对其传动系统的齿轮增速系统进行自主设计。
风电安全培训课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解风力发电的基本原理及安全重要性。
2. 学生能掌握风电场的安全操作规程及相关法律法规。
3. 学生能了解风电设备的潜在危险及预防措施。
技能目标：1. 学生能够正确使用风电场安全防护设备，如安全帽、防护手套等。
2. 学生能够辨识风电场中的危险标志，并采取适当的预防措施。
3. 学生能够运用所学知识，分析并解决风电场的安全问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对新能源特别是风能的积极态度，认识到其在可持续发展中的重要性。
2. 增强学生的安全意识，形成良好的安全操作习惯。
3. 培养学生的团队协作精神，提高在紧急状况下互相支援的能力。
分析：本课程针对高年级学生，他们对新能源有一定了解，具备基础物理知识。
课程性质为理论与实践相结合，旨在提高学生对风电安全的认识，通过实际案例分析，加强安全操作技能。
教学要求注重培养学生的实际操作能力，通过互动讨论，提升学生的安全防护意识。
课程目标的设定旨在使学生达到既能够理解理论知识，又能够应用于实际风电场安全操作的能力，以符合现代风电行业的安全标准。
二、教学内容1. 风力发电原理及安全概述：包括风力发电基本原理、风电机组结构、风电场安全重要性。
- 教材章节：第二章“风力发电原理及其发展”2. 风电场安全操作规程：讲解风电场安全管理制度、操作规程及相关法律法规。
- 教材章节：第三章“风电场的安全管理与法规”3. 风电设备危险辨识与预防：介绍风电设备潜在危险、事故案例及预防措施。
- 教材章节：第四章“风电设备的安全技术”4. 风电场安全防护设备的使用：教授如何正确使用安全防护设备，如安全帽、防护手套、安全带等。
- 教材章节：第五章“风电场安全防护设备”5. 应急处置与救援：讲解紧急情况下的应急处置流程、救援措施及注意事项。
- 教材章节：第六章“风电场的应急处置与救援”6. 实践操作与案例分析：组织学生进行风电场安全操作实践，分析典型安全案例，提高实际操作能力。
基于ＰLC的风力发电机偏航控制系统设计摘要由于化石资源的日益枯竭和人类对全球环境恶化的倍加关注,因此清洁绿色的风力发电技术已深受全世界的重视。
本设计主要研究的偏航系统是风力发电机组的重要组成部分。
由于偏航机构安装在机舱底部,通过偏航轴承与机舱相连。
当风向改变时,风向仪将信号传到控制系统,控制驱动装置工作，小齿轮在大齿圈上转动,从而带动机舱旋转，是风轮对准风向。
当机舱的旋转方向有接近开关进行检测,当机舱向同一方向达到极限偏航角度时，限位开关会及时将信号传到控制装置内，控制装置会迅速发出信号使机组快速停机,并反转解缆,经过上述过程从而实现偏航控制使风轮始终保持迎风状态。
根据边行系统的工作原理本设计所要解决的基本问题有：1、实现自动偏航控制及手动偏航控制的双控制系统设计2、设计偏航系统的制动装置以及扭缆、解缆保护装置的控制方法3、了解偏航液压系统的作用、工作原理和控制方法。
4、编写驱动控制程序、扭缆、解缆保护程序。
关键词:风向,自动偏航,风向仪,偏航电机Ｄesｉgnｏf Yａw Conｔrｏl SysteｍfoｒWindMotor Bａｓed on ＰＬCABSTRＡCTＣleaｎａnｄgreen wｉnd power ｔｅchnｏｌogy has gotteｎgreat atｔeｎtｉon ｂyｔｈe worlｄbecause ofｔｈe ｉncreasingly exhａustｅｄfossil ｒesourcｅs aｎｄthe ｍore ａtteｎtioｎon the ｇloｂal envｉｒｏnｍｅｎｔaｌｄeｇraｄａtion。
Ｔhis ｄesi ｇn ｍａｉnly reｓeａrchｅsｔｈe yaw ｓystem which iｓan imｐortanｔｃompoｎent of ｔhｅwiｎｄｔuｒbine。
Beｃausｅthe yaw mechaｎiｓｍinstallｅd at the bｏttoｍofｔhe enｇineｒoom ａn ｄconneｃｔｅd tｏthｅenginｅroom through ｔhe ｙａw ｂeａri ｎｇ. When ｔhｅwｉnｄchａnges, wiｎd ｖane wilｌｓｅnｄthe siｇnal ｔo ｔhe cｏntroｌsysｔem ｔｏｃoｎｔｒol tｈe drivｅwork．Tｈe pinion rotated ｏn tｈe ｂｉg gｅａr rｉng，whｉch ca ｎtuｒｎｔhe enｇｉne rｏｏm to ｍaｋe thｅwｉnd wheel ｔuｒbines on the diｒｅctｉon of tｈｅwｉnd．When tｈe ｒevolving direcｔｉon of the engｉｎe rooｍisｃloseｄｔo the swｉtcｈto do deｔｅｃtｉon and the enｇine ｒｏom ｒeａchｅs thｅmａｘimｕm yaｗａngｌe tｏthe samｅdiｒection,the liｍited switｃh willｓend the signals to the controｌdevｉｃｅin time. Thｅn the coｎtrol ｄevｉce could quickly ｓenｄａsｉgnal tｏmake the set quｉck stｏp ａnd ｔurn over thｅcast loop．Aｆteｒａｂovｅthe pｒoceｓs，it will ｒeaｌize the yaw cｏntrol aｎｄmaｋe the wｉnd ｗheｅl keeｐthe state oｆｆacinｇthe wiｎd。
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。
第4章风电机组传动系统和制动系统第四章风电机组传动系统4.1 叶轮风轮是风力发电机转换风能最关键的部件，风轮的费用约占风机造价的20%~25%，而且它应该在20~30年的寿命期间不更换。
除了空气动力设计外，还应确定叶片数，轮毂型式和叶片的结构。
设计性能好的叶片必须满足多项技术指标，其中某些指标之间会相互制约，具体指标可归纳如下：特定风速分布下年发电量最大。
最大输出功率限制（对失速型机组）。
抗极端载荷和疲劳载荷。
限制叶尖挠度以避免叶片与塔架相碰撞（对上风向机组）。
避免共振。
质量最小，成本最低。
关于空气动力学理论第一册《风力发电基础知识》已做了介绍，这里对叶片数的确定进行简单的介绍。
叶片数应根据风机的实际需要来确定。
一般来说，要得到很大输出扭矩就需要较大的叶片实度，如美国早年的多叶片提水机。
它以一个恒定的扭矩推动活塞泵而且在低风时仍有较高的扭矩输出。
现在用于发电的风机就要连接一个高转速的发电机。
为避免齿轮箱过高的传动比，就需要叶轮尽可能高的转速，但叶片宽度与叶片数z与线速度u成反比。
两方面都应合理选择，叶片几何型式和转速都能合理。
究竟选择一个、二个还是三个叶片呢？首先应注意的是下面三个方面：―要提高叶片转速就要减少叶片数，这样可使齿轮箱变比减少，并使齿轮箱的费用降低。
大型风机如100m以上直径时，当风轮很低转速时，由于齿轮箱自锁范围的限制，相对来讲就要求发电机是低转速的。
由此它的成本就会提高而且重量也会增加。
―要减少风轮成本就要减少叶片数。
―二个或一个叶片可能产生铰链叶片的悬挂支撑（如钟摆式轮毂）。
从结构成本角度看1~2个叶片比较合适，而3个叶片叶轮，叶片数不多而且动态平衡比较简单。
相对于塔架方向的轴，风机机舱运动以此轴为中心，且三叶片风轮的质量力矩MR随一个轴并沿风轮中心点施加，它与叶轮角度无关。
在外力作用下机舱强制偏航运动，风轮在它的旋转过程中推动力矩不会发生变化。
风轮位于塔架轴中心外，那么它在这个轴上相应产生的质量力矩为：这里是风轮质量，是风轮质量中心到塔架轴之间的距离。
