风力发电机设计与制造课程设计.pdf

一．总体参数设计 总体参数是设计风力发电机组总体结构和功能的基本参数，主要包括额定功率、发 电机额定转速、风轮转速、设计寿命等。 1. 额定功率、设计寿命 r 根据 《设计任务书》选定额定功率 P =；一般风力机组设计寿命至少为 20 年，这里 选 20 年设计寿命。 2. 切出风速、切入风速、额定风速 切入风速 取 V in = 3m/s 切出风速 取 V out = 25m/s 额定风速 V r = 12m/s （对于一般变桨距风力发电机组（选）的额定风速与平均风速 之比为左右 ,Vr ==×≈12m/s） 3. 重要几何尺寸 (1) 风轮直径和扫掠面积 由风力发电机组输出功率得叶片直径： 其中： Pr——风力发电机组额定输出功率，取； 3 ——空气密度（一般取标准大气状态），取 m ； V r——额定风速，取 12m/s； D——风轮直径； 1 ——传动系统效率，取； 2 ——发电机效率，取； 3 ——变流器效率，取； p C ——额定功率下风能利用系数 ,取。 由直径计算可得扫掠面积： 2 综上可得风轮直径 D=104m，扫掠面积 A=8482 m 4. 功率曲线 自然界风速的变化是随机的 , 符合马尔可夫过程的特征 , 下一时刻的风速和上一时 刻的结果没什么可预测的规律。 由于风速的这种特性 , 可以把风力发电机组的功率随风速 的变化用如下的模型来表示： P(t ) ——在真实湍流风作用下每一时刻产生的功率 , 它由 t 时刻的 V(t) 决定 ; P (t ) ——在给定时间段内 V(t) 的平均值所对应的功率； stat P (t ) △ ——表示 t 时刻由于风湍流引起的功率波动。 对功率曲线的绘制 , 主要在于对风速模型的处理。 若假定上式表示的风模型中 P stat (t) 的始 终为零 , 即视风速为不随时间变化的稳定值 , 在切入风速到切出风速的范围内按照设定 的风速步长 , 得到对应风速下的最佳叶尖速比和功率系数 ,带入式： 1 ——传动系统效率，取； 2 ——发电机效率，取； 3 ——变流器效率，取； 3 ——空气密度（一般取标准大气状态），取 m ； V r——额定风速，取 12m/s； D——风轮直径； Cp——额定功率下风能利用系数 ,取。 由以上公式，使用 excel 计算出不同风速对应的功率值 ,见表 1 表 1 风速功率关系 风速（ m/s ） 3 4 5 6 7 8 9 10 11 功率（ w） 54744 129763 253444 437952 695452 1038109 1478090 2027558 269