【正文】 .....................................29 參考文獻(xiàn) ............................................................................................30 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 前言 隨著 世界工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，使得能源消耗逐漸增加，全球工業(yè)有害物質(zhì)的排放量與日俱增，從 而造成氣候異常、災(zāi)害增多、惡性疾病的多發(fā)。本課題設(shè)計(jì)的是 一種新型 的 立式垂直軸 小型 風(fēng)力發(fā)電機(jī)，由風(fēng)機(jī)葉輪、立柱、橫梁、變速機(jī)構(gòu) 、離合裝置 和發(fā)電機(jī)組成 。 在論文的設(shè)計(jì)過程中還得到了身邊同學(xué)們的不少幫助，在這里一并表示感謝。 本系統(tǒng)采用繼電控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)在完全的自動化，無需人工控制，方便易行。 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) XIX 結(jié) 論 本論文研究了小型獨(dú)立運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成及其運(yùn)行狀況，提出了系統(tǒng)構(gòu)成的具體解決方案。 （ 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。 目前，在 IGBT的柵極驅(qū)動電路中廣泛采用的是 EX840/EX841集成電路。 （ 2） 提供足夠大的瞬態(tài)功率或瞬時電流 ,使 IGBT能迅速建立柵控電場而導(dǎo)通。采用性能良好的驅(qū)動電路，可使電力電子器件工作在較理想的狀態(tài)，縮短開關(guān)時間，減少開關(guān)損耗，對裝置的運(yùn)行效率。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。 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(jié)構(gòu)如圖 1443（ a）所示。 圖 39蓄電池組供電控制電路 當(dāng)風(fēng)力充足，發(fā)電機(jī)正常工作時，逆流繼電器的電壓線圈和電流線圈內(nèi)流 過的電流產(chǎn)生的磁力使動合觸點(diǎn) I2閉合，風(fēng)電向負(fù)載供電，同時向蓄電池充電；當(dāng)風(fēng)力不足，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速太低時，逆流繼電器產(chǎn)生的磁力消失，此時動開觸點(diǎn) I2閉合，同時動合觸點(diǎn) I2斷開，此時即切換成蓄電池組向負(fù)載供電。 圖 38充放電保護(hù)電路 充電時，當(dāng)蓄電池電壓低于 29V時，繼電器 V2不工作，觸點(diǎn) V2閉合，保持充電狀態(tài)；當(dāng)該電壓高于 29V時，繼電器 V2開始工作，繼而控制動斷觸點(diǎn) V2斷開，切斷充電電路。充放電控制器可防止蓄電池的過充與過放。 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。這是由于蓄電池組存在內(nèi)阻的原因所致。 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(lián)組成蓄電池湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) XIII 組，可獲得不同的蓄電池組電動勢。為了防止過電壓破壞元件，通常在整流回路的直流側(cè)接入阻容過電壓保護(hù)。如果整流管的參數(shù)選擇不當(dāng)，將使元件遭到破壞。負(fù)載所得脈動直流電壓的平均值是 2220 in21 UUttdUU o ??? ? ???? ? 上式表示整流電壓平均值與整流變壓器二次側(cè)交流電壓有效值之間的關(guān)系，即整流電壓的平均值是交流電壓有效值的 。同樣，在負(fù)載電阻 RL上也得到一個半波電壓； D1和 D3則承受反向電壓。 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) VIII 圖 511 單相橋式整流電路 下面按圖 511所示電路進(jìn)行分析。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(nèi)。發(fā)電機(jī)正常工作時，逆流繼電器的電壓線圈及電流線圈內(nèi)流過的電流產(chǎn)生的吸力是動合觸點(diǎn) I2閉合；當(dāng)風(fēng)速太低，發(fā)電機(jī)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(chǎn)生的磁場與電壓線圈內(nèi)流過的電流產(chǎn)生的磁場作用相反，而電壓線圈內(nèi)流過的電流由于發(fā)電機(jī)電壓下降也減小了，由其產(chǎn)生的磁場也減弱了，故由電壓線圈及電流線圈內(nèi)電流所產(chǎn)生的總磁場的吸力減弱，是的動合觸點(diǎn) I2斷開，從而斷開了蓄電湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) VII 池想發(fā)電機(jī)勵磁繞組送電的回路。電流繼電器的作用是為了抑制發(fā)電機(jī)過負(fù)荷運(yùn)行。 勵磁調(diào)節(jié)器的工作原理 勵磁調(diào)節(jié)器的作用是使發(fā)電機(jī)能自動調(diào)節(jié)其勵磁電流（即勵磁磁通）的大小，來抵消因風(fēng)速變化而導(dǎo)致的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化對發(fā)電機(jī)端電壓的影響。這種連鎖反應(yīng)是的發(fā)電機(jī)的出口電壓的波動范圍不斷增加。其電路圖如圖 3— 1所示。 風(fēng)輪從風(fēng)中吸收的功率如下： 3pP C A v?? (2— 1) 2AR?? (2— 2) 式中： P為輸出功率， pC 為風(fēng)輪機(jī)的功率系數(shù)， ρ 為空氣密度， R為風(fēng)輪半徑， v為風(fēng)速。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(shè)置剎車裝置配合葉尖制動裝置實(shí)現(xiàn)湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) III 聯(lián)合制動。 圖 24對風(fēng)裝置 （ 4） 齒輪箱 由于風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速比較低，而且風(fēng)力的大小經(jīng)常變化著，這又使得轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定。選擇塔架時要必須考慮其成本，根據(jù)實(shí)際情況而定。當(dāng)風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)時，葉片受到離心力和氣動力的作 用，離心湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) II 力對葉片是一個拉力，而氣動力使葉片彎曲。 圖 21氣動升力圖 從圖可以看出，機(jī)翼翼型運(yùn)動的氣流方向有所變化，在其上表面形成低壓區(qū)，在其下表面形成高壓區(qū)，產(chǎn)生向上的合力，并垂直于氣流方向。 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) I 第二章 風(fēng)力機(jī)原理及其結(jié)構(gòu) 風(fēng)力機(jī)經(jīng)過多年的發(fā)展和演變，已經(jīng)有很多形式，但是歸納起來，可分為兩類： ① 水平軸風(fēng)力機(jī)，風(fēng)倫的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸與風(fēng)向平行； ② 垂直軸風(fēng)力機(jī)，風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)軸垂直與地面或氣流方向。 （ 4） 引出的 單 相交流電通過整流器變成穩(wěn)定的直流電。 論文系統(tǒng)概述 該獨(dú)立運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下 1— 1所示： 圖 11 獨(dú)立運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 其具體運(yùn)行狀況為： （ 1） 風(fēng)力吹動風(fēng)輪轉(zhuǎn)動。 （ 2） 風(fēng)速隨時變化，風(fēng)電機(jī)組承受著十分惡劣的交變載荷。風(fēng)輪是風(fēng)電機(jī)組最主要的部件，由槳葉和輪轂組成。 第三階段是 1996年后擴(kuò)大建設(shè)規(guī)模階段。 第一階段是 1986～ 1990年我國并網(wǎng)風(fēng)電項(xiàng)目的探索和示范階段。有關(guān)專家預(yù)測，世界風(fēng)力發(fā)電能力每增加一倍，成本就下降 15%。近來， GE風(fēng)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。另外 ,可變槳翼和雙饋電機(jī)的采用 ,使機(jī)組更能適 應(yīng)風(fēng)速的變化 , 大大提高了效率。 世界風(fēng)電發(fā)展有如下特點(diǎn)： （ 1）風(fēng)電單機(jī)容量不斷擴(kuò)大。而風(fēng)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(fēng)電優(yōu)惠售價已達(dá)到 2～ /kWh， 此售價使得美國家庭有 25%的電力可以通過購買風(fēng)電獲得。因此風(fēng)力發(fā)電正越來越引起人們的關(guān)注。 關(guān)鍵詞 ： 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組；整流 —— 逆變；繼電控制 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 目 錄 摘要 ............................................................................................................................................1 目 錄 ........................................................................................................................................2 引 言 ........................................................................................................................................4 第一章 緒論 ..............................................................................................................................5 風(fēng)力發(fā)電概述 .....................................................................................................................5 風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀與展望 ................................................................................... 5 風(fēng)力發(fā)電的原理和特點(diǎn) ............................................................................... 6 論文系統(tǒng)概述 .....................................................................................................................7 第二章 風(fēng)力機(jī)原理及其結(jié)構(gòu) .................................................................................................. I 風(fēng)力機(jī)的氣動原理 ............................................................................................................. I 風(fēng)力機(jī)的主要部件 ............................................................................................................. I 風(fēng)力機(jī)的功率 ................................................................................................................... III 第三章 電氣設(shè)計(jì)部分 ............................................................................................................ III 發(fā)電機(jī) ............................................................................................................................... III 發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)、工作原理及電路圖 ............................................................. IV 勵磁調(diào)節(jié)器的工作原理 .............................................................................. V 整流部分 ..........................................................................................................................VII 電路圖和工作原理 .................................................................................... VII 參數(shù)選擇 ..................................................................................................... XI 蓄電池 ............................................................................................................................. XII 蓄電池的性能 ............................................................................................XII 充放電保護(hù)電路 ................................................