《风力发电机设计》【毕业设计论文】.doc

中国矿业大学 风力发电机毕业设计（含程序）  TOC \o 1-3 \h \z \u 第一章 绪论 3 1．1 引言 3 1．2 国内外风力发电技术的研究现状 3 1．3 风力发电机组控制技术概述 5 1．3．1 风力机定桨距控制技术 5 1．3．2 风力机变桨距控制技术 5 1．4 本课题的研究目的和意义 6 1．5 本文的主要研究工作 7 1．6 本章小结 7 第二章 风力发电机的控制理论 8 2．1 引言 8 2．2 风力发电机组的组成 8 2．3 风力发电机组空气动力学理论 9 2．3．1 风力发电机组空气动力学理论基础 9 2．3．2 风力机风轮空气动力学分析 12 2．4 风力机变桨距调节原理 14 2．4．1 变桨距控制理论简述 14 2．4．2 变桨距风力发电机组的运行状态 16 2．5 本章小结 17 第三章 变桨系统的总体方案及机械机构设计 18 3．1 风力发电的工作状态分析 18 3．2 现有的几种变桨系统比较 19 3．3 总体方案的设计 20 3．4 方案的选取 21 3．5 变桨系统的机构设计 21 3．5．1 轮毂 22 3．5．2 变浆轴承 23 3．5．3 变浆齿轮箱 24 3．5．4 电机 25 3．5．5 UPS 31 3．5．6 变浆中心润滑系统 34 3．5．7 润滑剂 36 3．6 本章总结 37 第四章 变桨控制系统的硬件和软件的设计 38 4．1 变桨系统的功能概述 38 4．2 变桨距系统的控制原理 38 4．2．1 变距控制 39 4．2．2 转速控制A（发电机脱网） 39 4．2．3 速度控制B（发电机并网） 40 4．2．4 功率控制 40 4．3 控制系统实现方案 45 4．3．1 变桨控制系统的设计准则 45 4．3．2变桨系统的设计步骤 46 4．4 变桨系统的硬件设计 46 4．4．1 逆变电路的设计 46 4．4．2 基准电压设计 47 4．4．3 传感器 48 4．4．4 转速传感器的选用 52 4．5 PLC的设计 55 4．6 PLC编程软件STEP7-Micro/WIN32 59 4．7 PLC软件程序设计 60 第五章 总结与展望 63 第一章 绪论 1．1 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素系极大地推动了人类社会的发展。然而人类在物质、精神生活不断提高的同吋感悟到大规模使用化石燃料所造成严重后果：资源日益枯竭，环境不断恶化，因此人类注意到大力开发一种凊洁、安全、可持续能源系统—风力发电。 太阳的辐射造成地表面受热不均，空气流动产生了风，风能是储量非常巨大可再生能源，它不会因人类的开发利用而枯竭。大力开发、利用风能进行发电，功在当代，利在千秋。风能技术作为一种极具开发前景的能源技术越来越受到重视。我国有丰富的风力资源，适合风力发电的地域广阔，风能利用潜力大，特别是东南沿海及岛屿、新疆和内蒙边远地区常年风季，具有良好的风能利用条件。小型风力机的推广使用，可以很好的解决单个居民或小群体由于电网无法达到而用电难的问题，大型机组的并网发电可以缓解当前工农业生产的用电需要矛盾，所以大力发展风能利用技术对我国社会、经济和环境的可持续发展将起到重要的作用。风力发电机组是风力发电的主要装置，它是风电技术中的核心。最初的风力发电机组大都是设计成能够进行全桨叶变桨距的，因为从最基本的空气动力学角度来进行分析，当风速改变的时候，桨叶桨距角如果能够做出相应的改变，使得气流对叶片的迎风攻角能够保持最佳，这样就能够使风力机对风能的利用效率达到最高。但是在最开始的时候，设计人员对风力机整体运行状况的认识还相当不足，设计出来的变桨距系统的可靠性和实用性都远远不能满足当时风力机正常稳定运行的要求，所以后来进入到商品化的风力机都放弃了在当时设计并不成熟的变桨距机构，而采用了相对结构简单控制方便的定桨距结构，也就是通过桨叶结构设计的自动失速性能来限制当风速超过额定风速时候风力机的功率输出。 随着相关学科的发展和风力机理论研究的不断深入，人们对风力机运行的具体情况和桨叶的各种受力状态已经有了比较深入的了解，从功率控制角度，设计人员已经不再满足于仅仅保证风力机运行的稳定可靠，还开始追求更高的风能利用效率。因为采用变桨距机构的风力机可使叶轮重量减轻，并使整个风力机的受力状况大为改善