小型家用風力發電機畢業設計論文-全文預覽

　　

【正文】 ................................................6第二章 風力機原理及其結構 ..................................................................................................8 風力機的氣動原理 .............................................................................................................8 風力機的主要部件 .............................................................................................................8 風力機的功率 .....................................................................................................................9第三章 電氣設計部分 ............................................................................................................10 發電機 ...............................................................................................................................10 發電機結構、工作原理及電路圖 .............................................................10 勵磁調節器的工作原理 .............................................................................11 整流部分 ...........................................................................................................................12 電路圖和工作原理 .....................................................................................13 參數選擇 .....................................................................................................15 蓄電池 ...............................................................................................................................16 蓄電池的性能 .............................................................................................16 充放電保護電路 .........................................................................................17圖 38 充放電保護電路 .......................................................................................17 蓄電池組供電控制設計 .............................................................................18 逆變電路 ...........................................................................................................................18 逆變電路及其工作原理 .............................................................................18 IGBT 的驅動電路 ........................................................................................19結 論 ......................................................................................................................................22參考文獻 ..................................................................................................................................23湖南電氣職業技術學院畢業設計致 謝 ......................................................................................................................................24湖南電氣職業技術學院畢業設計引 言隨著世界工業化進程的不斷加快，使得能源消耗逐漸增加，全球工業有害物質的排放量與日俱增，從而造成氣候異常、災害增多、惡性疾病的多發，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。因此風力發電正越來越引起人們的關注。而風能售價也已能為電力用戶所承受：一些美國的電力公司提供給客戶的風電優惠售價已達到 2～ 美分/kWh，此售價使得美國家庭有 25%的電力可以通過購買風電獲得。世界風電發展有如下特點：（1）風電單機容量不斷擴大。另外,可變槳翼和雙饋電機的采用,使機組更能適應風速的變化, 大大提高了效率。近來，GE 風能（GE Wind Energy） 、德國 REpower（REpower Systems AG）和三菱重工（MHI）的市場份額提高迅速。有關專家預測，世界風力發電能力每增加一倍，成本就下降 15%。 第一階段是 1986～1990 年我國并網風電項目的探索和示范階段。第三階段是 1996 年后擴大建設規模階段。風輪是風電機組最主要的部件，由槳葉和輪轂組成。（2）風速隨時變化，風電機組承受著十分惡劣的交變載荷。 論文系統概述該獨立運行的風力發電系統結構圖如下 1—1 所示：圖 11 獨立運行的風力發電系統結構圖其具體運行狀況為：（1）風力吹動風輪轉動。（4）引出的單相交流電通過整流器變成穩定的直流電。湖南電氣職業技術學院畢業設計I第二章 風力機原理及其結構風力機經過多年的發展和演變，已經有很多形式，但是歸納起來，可分為兩類：①水平軸風力機，風倫的旋轉轉軸與風向平行；②垂直軸風力機，風輪的旋轉軸垂直與地面或氣流方向。 圖 21 氣動升力圖從圖可以看出，機翼翼型運動的氣流方向有所變化，在其上表面形成低壓區，在其下表面形成高壓區，產生向上的合力，并垂直于氣流方向。當風輪旋轉時，葉片受到離心力和氣動力的作用，離心湖南電氣職業技術學院畢業設計II力對葉片是一個拉力，而氣動力使葉片彎曲。選擇塔架時要必須考慮其成本，根據實際情況而定。圖 24 對風裝置（4）齒輪箱由于風輪的轉速比較低，而且風力的大小經常變化著，這又使得轉速不穩定。為了增加齒輪箱的制動能力，在齒輪箱的輸入端或輸出端設置剎車裝置配合葉尖制動裝置實湖南電氣職業技術學院畢業設計III現聯合制動。風輪從風中吸收的功率如下： (2—1)3pPCAv?? (2—2)2R?式中：P 為輸出功率， 為風輪機的功率系數，ρ 為空氣密度，Rp為風輪半徑，v 為風速。其電路圖如圖 3—1 所示。這種連鎖反應是的發電機的出口電壓的波動范圍不斷增加。 勵磁調節器的工作原理勵磁調節器的作用是使發電機能自動調節其勵磁電流（即勵磁磁通）的大小，來抵消因風速變化而導致的發電機轉速變化對發電機端電壓的影響。電流繼電器的作用是為了抑制發電機過負荷運行。發電機正常工作時，逆流繼電器的電壓線圈及電流線圈內流過的電流產生的吸力是動合觸點 I2 閉合；當風速太低，發電機端電壓低于蓄電池組電壓時，繼電器電流線圈瞬間流過反向電流，此電流產生的磁場與電壓線圈內流過的電流產生的磁場作用相反，而電壓線圈內流過的電流由于發電機電壓下降也減小了，由其產生的磁場也減弱了，故由電壓線圈及電流湖南電氣職業技術學院畢業設計VII線圈內電流所產生的總磁場的吸力減弱，是的動合觸點 I2 斷開，從而斷開了蓄電池想發電機勵磁繞組送電的回路。如果電能足夠充足的話或者空載時還可以將多余的直流電儲存在蓄電池組內。湖南電氣職業技術學院畢業設計VIII圖 511 單相橋式整流電路下面按圖 511 所示電路進行分析。同樣，在負載電阻 RL 上也得到一個半波電壓；D1 和 D3則承受反向電壓。負載所得脈動直流電壓的平均值是 2220 ??????上式表示整流電壓平均值與整流變壓器二次側交流電壓有效值之間的關系，即整流電壓的平均值是交流電壓有效值的 倍。如果整流管的參數選擇不當，將使元件遭到破壞。為了防止過電壓破壞元件，通常在整流回路的直流側接入阻容過電壓保護。湖南電氣職業技術學院畢業設計XIII 蓄電池的性能單格鉛蓄電池的電動勢約為 2V，將多個單格蓄電池串聯組成蓄電池組，可獲得不同的蓄電池組電動勢。這是由于蓄電池組存在內阻的原因所致。蓄電池的充放電電壓不僅直接影響蓄電池性能，也會影響用電器的壽命與安全。充放電控制器可防止蓄電池的過充與過放。圖 38 充放電保護電路充電時，當蓄電池電壓低于 29V 時，繼電器 V2 不工作，觸點 V2 閉合，保持充電狀態；當該電壓高于 29V 時，繼電器 V2 開始工作，繼而控制動斷觸點 V2 斷開，切斷充電電路。圖 39 蓄電池組供電控制電路當風力充足，發電機正常工作時，逆流繼電器的電壓線圈和電流線圈內流過的電流產生的磁力使動合觸點 I2 閉合，風電向負載供電，同時向蓄電池充電；當風力不足，發電機轉速太低時，逆流繼電器產生的磁力消失，此時動開觸點 I2 閉合，同時動合觸點 I2 斷開，此時即切換成蓄電池組向負載供電。 最基本的逆變電路是單相橋式逆變電路，它可以很好的說明逆變電路的工作原理，其電路結構如圖 1443（a）所示。Uo 含有各次諧波，如果想得到正玄波電壓，則可通過濾波器獲得。采用性能良好的驅動電路，可使電力電子器件工作在較理想的狀態， ，縮短開關時間，減少開關損耗，對裝置的運行效率。（2） 提供足夠大的瞬態功率或瞬時電流,使 IGBT 能迅速建立柵控電場而導通。目前，在 IGBT 的柵極驅動電路中廣泛采用的是 EX840/EX841 集成電路。（3） 圖中電容 C 用來吸收由電源連接阻抗引起的供電電壓變化,并不是電源的供電濾波電容,一般取值為 47 F。 湖南電氣職業技術學院畢業設計XX結 論本論文研究了小型獨立運行風力發電系統的構成及其運行狀況，提出了系統構成的具體解決方案。本系統采用繼電控制系統，可實現在完全的自動化，無需人工控制，方便易行。 在論文的設計過程中還得到了身邊同學們的不少幫助，在這里一并表示感謝。本課題設計的是一種新型的立式垂直軸小型風力發電機，由風機葉輪、立柱、橫梁、變速機構、離合裝置和發電機組成。 Domestic electric appliances: Television, radio, electric fan, washer, electric refrigerator.Key words：Wind power generation, Regulating control system, Small winddriven generator湖南電氣職業技術學院畢業設計XXVI目錄摘要 ......................................................................................................IABSTRACT.............................................................................................II目錄 ..............................................