《風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)》word版-預(yù)覽頁(yè)
【正文】 臺(tái)，裝機(jī)容量 萬(wàn) KW，最大單機(jī) 500KW。風(fēng)力發(fā)電這一朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)必將蓬勃發(fā)展，成為將來(lái)能源供給的支柱產(chǎn)業(yè)！ 風(fēng)力發(fā)電的原理和特點(diǎn) 風(fēng)力發(fā)電是利用風(fēng)能來(lái)發(fā)電，而風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的機(jī)械。 [3] 風(fēng)力發(fā)電 有如下 特點(diǎn) （ 1） 可再生，且清潔無(wú)污染。 本論文討論的是前者，即獨(dú)立運(yùn)行風(fēng)電系統(tǒng)的解決方案。（此時(shí)發(fā)出的是頻率和幅值都不穩(wěn)定的交流電） 。此時(shí)即可實(shí)現(xiàn)為負(fù)載供電。氣動(dòng)升力是由飛行器的機(jī)翼產(chǎn)生的一種力，如圖 21。 （二） 風(fēng)力機(jī)的主要部件 水平軸風(fēng)力機(jī)主要由風(fēng)輪、塔架、對(duì)風(fēng)裝置、齒輪箱組成，整體結(jié)構(gòu)如圖 2— 2所示： （ 1） 風(fēng)輪：由 1~3 個(gè)葉片組成，這是吸收風(fēng)能的主要部件。這時(shí)塔架需要承受兩個(gè)主要的 載荷：一個(gè)是風(fēng)力機(jī)的重力，向下壓在塔架上；另一個(gè)是阻力，使 7 圖 22風(fēng)力主要部結(jié)構(gòu)圖 塔架向風(fēng)的下游方向彎曲。由尾翼帶東水平軸旋轉(zhuǎn)，是風(fēng)輪總朝向風(fēng)吹來(lái)的方向。在裝機(jī)是應(yīng)使其與輪轂相連。如果風(fēng)速增加一倍，風(fēng)的功率便會(huì)增加 8倍。 發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)、工作原理及電路圖 本論文提出的系統(tǒng)采用蓄電池組為勵(lì)磁功供電，并在蓄電池組合勵(lì)磁繞組之間串聯(lián)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器。 9 圖 31 串聯(lián)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器 獨(dú)立運(yùn)行的小型風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)力機(jī)葉片多數(shù)是固定槳距的，當(dāng)風(fēng)力變化時(shí)風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速隨之變化，與風(fēng)力機(jī)相連的發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速也隨之變化，因而發(fā)電機(jī)的出口電壓也會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)，這將導(dǎo)致硅整流器輸出的直流電壓及發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的變化，并造成勵(lì)磁磁場(chǎng)的變化，這樣又造成發(fā)電機(jī)出口電壓的波動(dòng)。 為了消除發(fā)電機(jī)輸出端電壓的波動(dòng)，該硅整流交流發(fā)電機(jī)配有勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，如圖所示，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器由電壓繼電器 V電流繼電器 I逆流繼電器 I2 及其所控制的動(dòng)斷觸電 V I1 和動(dòng)合觸電 I2以及電阻 R2 等組成。 10 圖 32 發(fā)電機(jī)端電壓與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān) 系 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí) ，當(dāng)用戶(hù)投入的負(fù)載過(guò)多時(shí)，可能出現(xiàn)負(fù)載電流過(guò)大超過(guò)額定值的狀況，如果不加以控制，使發(fā)電機(jī)過(guò)負(fù)荷運(yùn)行，會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)的使用壽命有較大的影響，甚至損壞發(fā)電機(jī)的定子繞組。 圖 33發(fā)電機(jī)負(fù)載電流與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系 為了防止無(wú)風(fēng)或風(fēng)速太低時(shí)，蓄電池組向發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組送電，及蓄電池組由充電運(yùn)行變?yōu)榉错懛烹姞顟B(tài)，這不僅會(huì)消耗蓄電池組所儲(chǔ)電能，還可能燒毀勵(lì)磁繞組，因此在勵(lì)磁調(diào)節(jié)器裝置內(nèi)，還裝有逆流繼電器 I2。 （二） 整流部分 由于自然界風(fēng)力的不穩(wěn)定性，交流發(fā)電機(jī)輸出的是不穩(wěn)定的交流電，頻率和幅值都在不斷地變化，而用戶(hù)需要的是正常頻率（即 50HZ）的穩(wěn)定交流電，因此必須進(jìn)行 AC— DC— AC變換，即先經(jīng)過(guò)整流變成直流電，之后在經(jīng)過(guò)你變電路將之變成標(biāo)準(zhǔn)的交流電。圖 511 所示為單相橋式整流電路的畫(huà)法。 在 u2 的負(fù)半周，其極性與上述相反，即 b點(diǎn)的電壓高于 a點(diǎn)時(shí)， D D4導(dǎo)通， 12 D D3截止，電流 由 b 經(jīng) D2→ RL→ D4→形成通路，如圖中虛線箭頭所示。 負(fù)載上得到的脈動(dòng)直流電壓，常用一個(gè)周期的平均值來(lái)說(shuō)明它的大小。 參數(shù)選擇 由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出電壓與輸出電流是會(huì) 隨著風(fēng)速的波動(dòng)而發(fā)生很大變化的。 在整流回路中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)操作過(guò)電壓獲換向過(guò)電壓。本系統(tǒng)采用的是鉛蓄電 池。蓄電池組在充電和放電的過(guò)程中，端電壓是不相等的，充電時(shí)端電壓高于電動(dòng)勢(shì)，放電時(shí)端電壓低于其電動(dòng)勢(shì)。影響其壽命的原因有很多，如充放電過(guò)度、蓄電池的電解液濃度太大或者純度降低以及在高溫環(huán)境下使用等都會(huì)是蓄電池的性能變壞，降低蓄電池的使用壽命。 15 圖 36 蓄電池 充電曲線 圖 37 蓄 電池 放電曲線 從蓄電池充放電曲線可見(jiàn)，如果充電電壓過(guò)高，將會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞用戶(hù)的電器；若放電電壓過(guò)低（放電電流太大或放電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)），不僅影響到用戶(hù)電器的正常使用，而且會(huì)縮短蓄電池的使用壽命。下面以 本論文 24V 額定電壓為例，負(fù)荷最高充電電壓限制在28~29V,最低放電電壓控制在 21~22V。并且在蓄電池組的輸出端引出兩線亦與逆變器相接，作為風(fēng)能不足時(shí)負(fù)載的供電電路 ，其通斷狀態(tài)用動(dòng)開(kāi)觸點(diǎn) I2控制。 ( a ) ( b ) 圖 41 單相橋式逆變電路原理 17 逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電的逆向過(guò)程，是通過(guò)功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)通和關(guān)斷作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)以頻率 Fs 交替切換開(kāi)關(guān)管 T T4 和 T T3時(shí)，則在電阻 R上獲得如圖 1443（ b）所示的交變電壓波形，其周期 Ts=1/fs，這樣，就將滯留電壓 Ud 編程了交流電壓 Uo。 IGBT 的驅(qū)動(dòng)電路 驅(qū)動(dòng)電路是主電路與控制電路之間的接口，是該逆變裝置的重要環(huán)節(jié)，對(duì)整個(gè)裝置的性能有很大影響。 對(duì) IGBT 驅(qū)動(dòng)電路的基本要求如下： （ 1） 提供適當(dāng)?shù)恼蚝头聪蜉敵鲭妷?,使 IGBT 可靠的開(kāi)通和關(guān)斷。 （ 5） 具有靈敏的過(guò)流保護(hù)能力。但是柵極電阻 RG不能太大也不能太小 ,如果 RG 增大 ,則開(kāi)通關(guān)斷時(shí)間延長(zhǎng) ,使得開(kāi)通能耗增加；相反 ,如果 RG太小 ,則使得 di/dt 增加 ,容 易產(chǎn)生誤導(dǎo)通。 （ 6） 為了保證可靠的關(guān)斷與導(dǎo)通 ,在柵射極加穩(wěn)壓二極管。將該電氣設(shè)計(jì)接入風(fēng)機(jī)組和逆變電路之間，即可實(shí)現(xiàn)將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)戶(hù)用型 50HZ
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