机械5

摘要 本文对国内外风力发电机的发展进行了概述，对目前的研究现状进行了了解并指出了风力发电机目前的发展趋势和研究方向。详述了风力发电机的功能、特点、结构组成以及工作原理。对小型家用发电机的机械结构进行了设计并对重点部位：风轮叶片、变速箱齿轮轴和塔架等进行了校核分析。分析了发电机-整流-逆变-负载的控制过程并设计整个控制系统电路。考虑风力不稳定或者风力过剩等外界因素加入了蓄电池组，通过控制电路的监控实现系统的控制，保证系统在风能充足时可蓄能，在风能不充足时亦可为负载供电。系统的运行状况采用继电控制电路监控和切换。 通过对发电机的对风装置和变桨控制系统工作状态和风力机变桨距调解原理分析而进行变桨系统的设计。对风力发电机组的空气动力学进行分析并得出了风力机系统的功率和叶尖速比。本设计结构清楚、数据精确，为后续的小型家用发电机的研究提供了参考。 关键词：风力发电机；风轮叶片；变桨系统；控制系统 Abstract I
n this paper, the developme
nt of wi
nd turbi
nes at home a
nd abroad were summarized, a
nd to u
ndersta
nd the prese
nt research situatio
n a
nd poi
nts out the developme
nt tre
nd of the wi
nd turbi
ne at prese
nt a
nd research directio
n.Described the fu
nctio
n a
nd characteristics of wi
nd turbi
nes, structure a
nd worki
ng pri
nciple.For small household ge
nerators of mecha
nical structure desig
n a
nd the key parts: rotor blades, tra
nsmissio
n gear shaft a
nd tower are a
nalyzed i
n check.A
nalyses the ge
nerator - the co
ntrol process of rectifier a
nd i
nverter - load a
nd circuit desig
n of the whole co
ntrol system.Co
nsider wi
nd i
nstability or exter
nal factors such as wi
nd excess joi
ned the battery, through the co
ntrol circuit of mo
nitori
ng system of co
ntrol, guara
ntee system i
n ple
nty of wi
nd e
nergy storage, whe
n wi
nd power is
not e
nough for the load power supply.Operatio
n co
nditio
n of the system mo
nitored by relay co
ntrol circuit a
nd switchi
ng. Through to the ge
nerator for wi
nd device a
nd variable co
ntrol system worki
ng status a
nd wi
nd varia
nt is a
nalyzed.studyi
ng pitch mediatio
n pri
nciple a
nalysis a
nd system desig
n.For wi
nd turbi
ne aerody
namic a
nalysis a
nd obtai
ned the power of wi
nd turbi
ne system a
nd tip speed ratio.Structure of this desig
n is clear, accurate data for the subseque
nt research provides refere
nce for the small household ge
nerators. Key Words: Wi
nd drive
n ge
nerator；Wi
nd turbi
ne blade；Pitch system； Co
ntrol system 目录 摘要I Abstract II 第1章绪论1 1.1前言1 1.2风力发电机国内外研究现状2 1.3风力发电机控制系统概述4 1.3.1控制系统的类型5 1.3.2风力发电机定桨距控制技术7 1.3.3风力发电机变桨距控制技术7 1.4本设计主要内容8 1.5本章小结9 第2章风力发电机的基本结构和原理10 2.1风力发电机的基本结构10 2.2风力发电机的原理12 2.2.1风力机的空气动力学原理12 2.2.2风力机电力学原理19 2.3本章小结23 第3章风力机结构设计24 3.1电气部分的设计24 3.1.1发电机的设计24 3.1.2三相异步发电机电磁计算25 3.2机械部分设计30 3.2.1风轮叶片30 3.2.2加速齿轮箱31 3.2.3塔架设计32 3.3本章总结32 第4章风力机控制系统的设计34 4.1变桨系统的控制原理34 4.1.1变矩控制35 4.1.2转速控制35 4.1.3功率控制36 4.2 PLC的设计38 4.3单片机程序设计43 4.4设计准则45 4.5设计步骤45 4.6结构设计46 4.6.1轮毂的设计46 4.6.2轴承的设计47 4.7本章小结48 第5章总结49 参考文献50 致谢51