小型家用風力發電機畢業設計論文(文件)

　

【正文】 止開始轉動并能連續運轉的最小風速:風力機分水平軸和垂直軸兩大類，每一類又有多種形式，同一形式還有若干種規格，只有科學地選擇適合當地風能資源的風力機，才能以較少的投資獲取較多的風能。風速V是隨機變量，經研究專家們多認為用雙參數威布爾概率密度函數擬合風速頻率分布最好腳。當風力機的輸出功率達到標稱功率時的工作風速叫做該風力機的額定風速。啟動力矩主要與風力機本身的傳動機構摩擦阻力有關另外還有傳動機構的效率甲 η 2 和發電機的效率 η 3 等，所以實際風力發電機輸出的效率，可以表示為湖南電氣職業技術學院畢業設計9η = η 1但是，風力機在制做過程中，由于受到各種條件的限制，做不到完全理想的形狀。湖南電氣職業技術學院畢業設計72 風力機理論 基本公式 風能利用系數風力機從自然風能中吸收的能量大小程度用風能利用系數C p表示。由于他被設計成在幾乎所有的風況下都能獲得較大的空氣動力效率，因而提高了捕捉風能的效率，試驗表明，在平均風速 ，變速風力發電機組要比恒速風力發電機組多捕獲 15%的風能，同時每由于機艙重量減輕和改善了傳動系統各部件的受力狀況，可使風力發電機組的支撐結構減輕，塔架等基礎費用也可降低。在中、大型風電機組的設計中，采用了更高的塔架以捕捉更多的風能。早期的一些風力機槳葉是根據直升飛機的機翼設計的，而風力機的槳葉運行在與直升飛機很不同的空氣動力環境中。例如，單機容量不斷增大，槳葉的長度也在不斷增長，容量為 2MW 的風力機葉輪掃風直徑達72m。目前正處于前期工作階段和正在建設的風電場以遍及 10 多個省、市和自治區。1983 年在山東榮城引進 3 臺丹麥 55KW 風力發電機組，開始并網風力發電技術的試驗和示范。世界能源委員會預計，全世界到 2020 年風力發電裝機容量可達 億～ 億 KW。到 20 世紀 90 年代，單機容湖南電氣職業技術學院畢業設計5量為 100～200KW 的機組已在中型和大型風電場中成為主導機型。 風力發電的現狀 世界風力發電現狀20 世紀 80 年代以來，工業發達國家對風力發電機組的研制取得了巨大進展。另外，在一些國家（如歐盟國家）中，風能開發利用已經成為熱點問題，得到了公眾的支持。這也迫使人們重視尋找其他可再生的替代能源。一個國家如果開發利用風能技術早，就有可能占據風能利用的技術和市場優勢。一些國家要靠進口化石能源來滿足本國內能源的消費。人們開始認識到，無限制地開采煤炭、石油、天然氣等化石能源，終有資源枯竭的一天。例如在內蒙古農牧區，利用小型離網風力發電系統供電，農牧戶承擔的成本約2 元/KW 左右。下面將主要從經濟、環境、社會和技術進步四方面來介紹風能開發利用的動因。因此，能源和環境問題成為當今世界所面臨的兩大重要課題。這種發電機有體積小、噪音小、使用壽命長、價格低的特點，適合在有風能資源地區的樓房頂部，供應家庭用電，例如照明：燈泡,節能燈；家用電器:電視機、收音機、電風扇、洗衣機、電冰箱。最后，向在百忙中抽出時間對本文進行評審并提出寶貴意見的各位老師表示衷心地，真誠的感謝！湖南電氣職業技術學院畢業設計XXIV小型風力發電機畢業設計摘要基于開發風能資源在改善能源結構中的重要意義，本論文對風力發電機的特性作了簡要的介紹，且對風力發電機的各種參數和風力機類型作了必要的說明?？捎糜陔娋W未通達的偏遠地區的戶用電力供應。論文的重點在于電氣設計部分，因此作者對電氣設計各部分進行了具體的論證分析，用 OMRON 編程軟件對系統進行了邏輯電路的設計及仿真，證明電路的邏輯性正確無誤，做到了按照作者的設計要求切換電路。 （4） 6 腳過電流保護取樣信號連接端,通過快恢復二極管接IGBT 集電極.。其典型接線方法如圖 3—13：圖 312 EX840/EX841 集成電路接線方法使用時注意如下幾點：（1） IGBT 柵射極驅動回路往返接線不能太長(一般應該小于1m),并且應該采用雙絞線接法,防止干擾。 （3） 盡可能小的輸入輸出延遲時間,以提高工作效率?？煽啃院桶踩远加兄匾囊饬x。 圖 1443（a）中煮點錄音開關 T1~T4 世紀是各種半導體開關器件的一種理想模型。 圖中 Ud 為輸入直流電壓，Uo 為輸出交流電壓，R 為逆變器的輸出負載。 逆變電路 獨立運行的異步風力發電動機組輸出 有是不穩定的交流電，必須用蓄電池儲能，才能向用戶提供連續平穩的電能，但絕大多數用電器，如日光燈、電視機、電冰箱、電風扇和絕大多數動力機械等都是以交流電工作，因此，在獨立運行的風力發電系統中通常需要將直流電再變換成交流電，這種變換過程叫逆變，具有逆變功能的電力電子設備稱為逆變器，湖南電氣職業技術學院畢業設計XVI逆變器還具有自動穩壓功能，可改善系統的供電質量。放電時，當蓄電池電壓高于 21V 時，繼電器 V3 工作，其控制的動合觸點 V3 閉合，保持放電狀態；當該電壓低于 21V 時，繼電器 V3 停止工作，其控制的動合觸點 V3 斷開，從而斷開了放電電路。 充放電保護電路該控制器由電壓繼電器 VV3 和它們所控制的動開觸點 V動合觸點 V3 構成。圖 3—3—7 分別是蓄電池典型的充放電曲線。蓄電池的容量以 Ah 表示，其端電壓隨著放電而逐漸降低，且蓄電池組存在最佳充放電電流，其具體參數將在實際應用中再做具體分析。本論文采用 12 節鉛蓄電池串聯，組成 24V 的蓄電池組。電阻 R 和電容 C 的值可參照式 4—3 所示方法估算，即 105()zRUI???27/CuF式中： 為輸出的整流電壓，V； 為輸出的整流電流，A；P 為1zU0zI風力發電機輸出功率，VA； 為整流器入口交流線電壓，V。整流管的參數應根據其在電路中可能承受的最大正、反向峰值電壓和流過的最大工作電流來選擇。湖南電氣職業技術學院畢業設計X圖 512 單相橋式整流電路電壓與電流的波形負載電流的平均值是 ? 每個周期中，DD3 串聯與 DD4 串聯各輪流導電半周，所以每湖南電氣職業技術學院畢業設計XI個二極管中流出的平均電流只有負載電流的一半，如圖 512（c）所示，即 ? 由圖 512（d）可以看出，二極管截止時承受的最高反向電壓就是變壓器二次側交流電壓 u2 的最大值 U2m，即 22UMDR?ID 和 UDRM 是選擇整流二極管的主要依據。 有上述可見，盡管 u2 的方向是交變的，通過負載 RL 的電流 io 及其兩端電壓 uo 的方向都不變，因此在負載上得到大小變化而方向不變的脈湖南電氣職業技術學院畢業設計IX動直流電流和電壓，uo、io 及二極管承受的電壓 uD 的波形如圖 512（b） 、 （d）所示。 在 U2 的正半周，其極性為上（+）下（） ，即 a 點 的點位高于 b 點時，DD3 導通，DD4 截止，電流由 a 經 D1→R1→D3→b 形成通路，如圖中實線箭頭所示。 電路圖和工作原理 目前在所有的整流電路中采用最廣泛的是單相橋式全波整流電路，本系統亦采用了該整流電路。采用勵磁調節器的硅整流交流發電機，與永磁發電機比較，其特點是能隨風速變化自動調節輸出端電壓，防止產生對蓄電池組過充電，延長蓄電池組的使用壽命；同時還實現了對發電機的過負荷保護，但由于勵磁調節器的動斷、動合觸點動作頻繁，需對出頭材質及斷弧性能做適當的處理。電流繼電器 I1 的動斷觸點 I1 串接在發電機的勵磁回路中，發電機輸出的負荷電流則通過電流繼電器的繞組；當發電機的輸出電流低于額定值時，繼電器不工作，動斷觸點 I1 閉合，發電機屬于正常勵磁狀態；當發電機輸出電流高于額定值時，動斷觸點 I1 斷開，電阻 R2 被串入勵磁回路，勵磁電流減小，從而降低了發電機輸出端的電壓，并減小了負載電流。當發電機轉速較低，發電機端電壓低于額定值時，電壓繼電器 V1 不動作，其動斷觸點 V1 閉合，硅整流器輸出端電壓直接施加在勵磁繞組上，發電機屬于正常勵磁狀態；當風速加大，發電機轉速增高，發電機端電壓高于額定電壓時，動斷觸電 V1 斷開，勵磁回路中被串入了電阻 R2，勵磁電流及磁通隨之減小，發電機輸出端電壓隨之下降；當發電機電壓降至額定值時，觸點 V1 重新閉合，發電機恢復到正常勵磁狀態。顯而易見，如果電壓的波動得不到控制，在向負載供電的情況下，將會影湖南電氣職業技術學院畢業設計V響供電質量，甚至損壞用電設備。發電機的定子由定子鐵心和 定子繞組組成，定子繞組為單相，Y 型連接，放在定子鐵芯內圓槽內。眾所周知，如果接近風力機的空氣全部動能都被風力機全部吸收，那么風輪后的空氣就不動了，然而空氣當然不能完全停止，所以風力機的效率總是小于 1。 風力機的功率風的動能和風速的平方成正比，功率是力和速度的乘積，也可用于風輪功率的計算。所以，在帶動發電機之前，還必須附加一個齒輪箱，再加一個調速裝置使得轉速保持穩定，然后在連接到發電機上。 （3）對風裝置：自然界的風向及風速一直變化，為了得到較高的風能利用率，應使風能的旋轉面經常對準風向為此需要對風裝置。當風速高于風力機的設計風速時，為防止葉片損壞，需對風輪進行控制，控制風輪有三種方法：a，使風輪偏離主方向；b，改變葉片角度；利用擾流器，產生阻力，以降低風輪轉速。在產生升力的同時也產生阻力，風速也會有所下降。本系統中采用的是水平軸風力機。（5），直流電經控制電路流向逆變器，并向蓄電池充電；，控制電路切換為蓄電池供電狀態。（2）風力發電機組通過連接的齒輪變速箱來提高輸出端轉軸的轉速，該軸與發電機相連。（3）風電的不穩定性會給電網或負載帶來一定的沖擊影響。槳葉具有良好的動力外形，在氣流的作用下能產生空氣動力是風輪旋轉，將風能轉化為機械能，再通過齒輪箱增速驅動發電機，將機械能轉化電能。其特點是項目規模和裝機容量較大，發展速度較快，平均年新增裝機容量 萬 KW，最大單機容量達到 1300KW。其特點是項目規模小，單機容量小，最大單機 200KW，總裝機容量 千 KW。中國的風能資源十分豐富。 （3）風電電價快速下降。最近,又發展了無齒風機等,進一步提高了安全性和效率。風電機組的技術沿著增大單機容量、提高轉換效率的方向發展。2022 年歐洲風能協會和綠色和平組織簽署了《風力 12——關于 2020 年風電達到世界電力總量的 12%的藍圖》的報告， “風力 12%”的藍圖展示出風力發電已經成為解決世界能源問題的不可或缺的重要力量。 風力發電概述 風力發電現狀與展望全球風能資源極為豐富，技術上可以利用的資源總量估計約 53106 億 kWh /年。由能源問題引發的危機以及日益突出的環境問題，使人們認識到開發清潔的可再生能源是保護生態環境和可持續發展的客觀需要。本文提出的解決方案為，風力發電機組帶動單相交流發電機，然后通過 AC—DC—AC 變換為用戶需要的標準交流電，并且考慮到風力的不穩定性，在系統中并入蓄電池組，通過控制電路的監控實現系統的控制，保證系統在風能充足時可蓄能，在風能不充足時亦可為負載供電。本論文詳細闡明了小型獨立風力發電系統的設計方案，對風力發電機組的結構和電能的變換及繼電控制電路做了深入的研究。關鍵詞：風力發電機組；整流——逆變；繼電控制湖南電氣職業技術學院畢業設計目 錄摘要 ............................................................................................................................................1目 錄 ........................................................................................................................................2引 言 ........................................................................................................................................4第一章 緒論 ..............................................................................................................................4 風力發電概述 .....................................................................................................................5 風力發電現狀與展望 ...................................................................................5 風力發電的原理和特點 ...............................................................................6 論文系統概述 .....................................................................