【正文】 。 2）振動 風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行過程中，始終存在持續(xù)的周期性的振動，圖 31 所示為風(fēng)輪葉片的兩種振動形式。提交協(xié)作及采購清單等有關(guān)文件。風(fēng)電機(jī)組應(yīng)能夠承受正常運(yùn)行中的任何載荷，同時也具備一定的承受極端載荷的能力。有鑒于低成本與高可靠性是現(xiàn)代風(fēng)電機(jī)組發(fā)展的主要動力和研究熱點(diǎn) ， 如何根據(jù)設(shè)計目標(biāo)并結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn) ， 在這些復(fù)雜因素之間取得平衡關(guān)系 ， 滿足盡可能高的設(shè)備性價比要求 ， 是風(fēng)電機(jī)組總體設(shè)計的關(guān)鍵所在。比如，并網(wǎng)大功率機(jī)組與偏僻地區(qū)的小型單機(jī)設(shè)計需求明顯不同。 對于變速型風(fēng)機(jī)，當(dāng)風(fēng)速小于額定風(fēng)速時，控制系統(tǒng)可以根據(jù)風(fēng)的大小發(fā)出改變發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的指令，以便使風(fēng)力發(fā)電機(jī)最大限度的捕獲風(fēng)能。 2． 信息流 信息流的傳遞是圍 繞控制系統(tǒng)進(jìn)行的。將風(fēng)的動能變成風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)的動能，兩者都屬于機(jī)械能。發(fā)電單元配置的電功率轉(zhuǎn)換 系統(tǒng)，應(yīng)能夠滿足并網(wǎng)或其他形式發(fā)電的需求。風(fēng)輪是風(fēng)電機(jī)組能量轉(zhuǎn)換單元的關(guān)鍵部件，一般由良好的空氣動力外形的葉片、輪轂和相應(yīng)的功率控制機(jī)構(gòu)組成。目前，我國已有多家企業(yè)的風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)品通過了低電壓穿越性能試驗(yàn)。 1． 4． 11 惡劣氣侯環(huán)境下的風(fēng)電 機(jī)組可靠性得到重視 由于中國的北方具有沙塵暴、低溫、冰雪、雷暴，東南沿海具有臺風(fēng)、鹽霧，蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqCzjSAX15 西南地區(qū)具有高海拔等惡劣氣候特點(diǎn)，惡劣氣候環(huán)境已對風(fēng)電機(jī)組造成很大的影響，包括增加維護(hù)工作量，減少發(fā)電量，嚴(yán)重時還導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組損壞。 智力材料例如壓電材料將被使用以使葉片的氣動外形能夠快速變化。 1． 4． 9 葉片技 術(shù)發(fā)展趨勢 隨著風(fēng)電機(jī)組尺寸的增大，葉片的長度也變得更長，為了使葉片的尖部不與塔架相碰，設(shè)計的主要思路是增加葉片的剛度。在軸承支撐方式上，單個迥轉(zhuǎn)支承軸承代替主軸和兩軸承成為某些 2兆瓦以上機(jī)組的選擇，如：富蘭德的 兆瓦風(fēng)機(jī)，這說明無主軸系統(tǒng)正在成為歐洲風(fēng)電機(jī)組發(fā)展的一個新動向。同時，我國湘電公司的2MW 直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組也已批量進(jìn)入市場。目前，我國華銳風(fēng)電研發(fā)的 3MW 的雙饋異步發(fā)電型變速恒頻風(fēng)電機(jī)組已經(jīng)投入運(yùn)行。我國 2021 年安裝的 MW 級風(fēng)電機(jī)組中，也全部是變槳距機(jī)組。我國主流機(jī)型已經(jīng)從 2021 年的 6001000kW 增加到 2021 年的8502021kW， 2021 年我國陸地風(fēng)電場安裝的最大風(fēng)電機(jī)組為 2MW?？梢钥闯觯菏澜顼L(fēng)電機(jī)組制造企業(yè)形成了由十多家大型風(fēng)電機(jī)組制造企業(yè)控制或壟斷的局面。 2021 年之前，我國只有少數(shù)幾家風(fēng)電設(shè)備制造商，它們規(guī)模小、技術(shù)落后，風(fēng)電場建設(shè)主要依賴進(jìn)口風(fēng)電整機(jī)。 2021 年 2 月《可再生能源法》頒布 之后，當(dāng)年風(fēng)力發(fā)電新增裝機(jī)容量超過 60%，總?cè)萘窟_(dá)到了 1260GW。 發(fā)展規(guī)劃 20 世紀(jì) 90 年代初，歐盟提出了大力發(fā)展風(fēng)電，到 2021 年風(fēng)電裝機(jī)容量到 40GW的目標(biāo)，并要求其成員國根據(jù)總體發(fā)展規(guī)劃制訂本國的發(fā)展目標(biāo)與實(shí)施計劃。 2021 年年底，總裝機(jī)容量達(dá)到了 ，美國超過德國，躍居全球風(fēng)電裝機(jī)容量首位，同時也成為第二個風(fēng)電裝機(jī)容量超過 20GW的風(fēng)電大國。 1． 3 風(fēng)力發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀 1． 3． 1 世界風(fēng)電 風(fēng)電成本 不考慮常規(guī)電力環(huán)境成本，根據(jù)目前的風(fēng)電技術(shù)水平，風(fēng)電成本仍高于常規(guī)電力成本，因此許多國家采取了諸如價格、市場配額、稅收等各種激勵政策，從不同的方面引導(dǎo)和支持風(fēng)力 發(fā)電的發(fā)展。 1973年，世界石油危機(jī)爆發(fā)以后，風(fēng)能作為新能源得到重視，世界風(fēng)力發(fā)電發(fā)展迅速開始加快，各國都在積極研制、開發(fā) 1100kW 以上的大型風(fēng)電機(jī)組。埃及被認(rèn) their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqCzjSAX為可能是最先利用風(fēng)能的國家。為了避免發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的氣候變化后果，全球的溫室氣體排放必須在 2020 年前后達(dá)到峰值且開始下降，而風(fēng)電是目前唯一實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的發(fā)電技術(shù)?？朔茉次C(jī)的出路在于大力發(fā)展新能源，用可再生能源替代化石能源。據(jù)估計，按照目前的趨勢，到 2030 年，由各種溫室氣體增加所引起的氣候變化，將相當(dāng)于把大氣中 CO2 濃度提高到工業(yè)化社會以前 CO2 濃度的兩倍。全球經(jīng)濟(jì)的急劇增長對能源的需求越來越大，能源危機(jī)制約了人類進(jìn)一步發(fā)展。 20 世紀(jì) 70 年代末到 80 年代初，自主研 their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqCzjSAX制、批量生產(chǎn)了 10kW 以下的小型 風(fēng)力發(fā)電機(jī)，解決了居住分散的農(nóng)牧民和島嶼居民的生產(chǎn)、生活用電，風(fēng)力發(fā)電停留在蒙古包單家獨(dú)戶使用或?qū)嶒?yàn)室研究階段。 2021 年 4 月 2～ 5 日，首屆世界風(fēng)能大會在法國巴黎舉行，歐洲和北美風(fēng)力發(fā)電技術(shù)發(fā)展迅速。傳統(tǒng)線性定?？刂破饕虼嬖谳^大超調(diào)和損失，系統(tǒng)穩(wěn)定性差，不適合用來控制大型變速變槳 距風(fēng)電機(jī)組。 their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqCzjSAXAbstract Wind energy, as a kind of renewable energy, is paid attention to by governments all around the world. The wind power technology and its equipment research bee a hot spot topic for technical circles and enterprise. This article has studied the brake system and Yawcontrol system of winddriven generator. As winddriven generator working conditions is bad, in order to reduce the maintenance cost the maintenance cycle of its each part requests to be longer. First, using theory established by the wind generator change propeller from adjustment principle. Designed a set of new change from transmission mechanism— Electric change propeller from transmission mechanism. Constructed based on threedimensional solid model CAXA, a sinusoidal motion law, the dynamic simulation results show the effectiveness of pitch and accuracy of model, further wind turbine pitch systems laid the foundation for optimal design. Second, for wind turbine yaw when the requirements for the design of the controller, change the previous cover type digital angle sensor for the absolute angle sensor, increasing the sensitivity of the system. Keyword: wind power。與此同時，對風(fēng)力發(fā)電技術(shù)和裝備的研究開發(fā)也日益成為科技領(lǐng)域和企業(yè)界關(guān)注的熱點(diǎn)課題項(xiàng)目之一。構(gòu)建了基于 CAXA 的三維實(shí)體模型，施以正弦運(yùn)動律，其動態(tài)仿真結(jié)果驗(yàn)證了該變 槳模型建立的有效性和準(zhǔn)確性，進(jìn)一步為風(fēng)力機(jī)變槳距系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。因此，如何提高風(fēng)能轉(zhuǎn)化率，獲取更多風(fēng)能，實(shí)現(xiàn)風(fēng)能規(guī)?；茫?一直為學(xué)者及業(yè)界所關(guān)注。 20 世紀(jì) 80 年代開始建立示范風(fēng)電場。其中，陸上開發(fā)量為 600GW；海上開發(fā)量為 800GW。截止到 2021年年底，我國風(fēng)電并網(wǎng)總量累計達(dá)到 ，累計裝機(jī)容量為 。 1． 2． 2 環(huán)境危機(jī) 在能源消耗急劇增長，能源危機(jī)凸顯的同時，環(huán)境危機(jī)也出現(xiàn)了。到 2021 年，世界溫室氣體的排放 量將達(dá)到最高，全球變暖帶來的影響不僅僅是更多的汗?jié)碁?zāi)害，還有海平面的上升。相對于常規(guī)火力發(fā)電，更有利于環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展。 50m 或更高處可開發(fā)利用的風(fēng)能 儲量為 2021GW。 20 世紀(jì) 30 年代，丹麥、瑞典、蘇聯(lián)和美國應(yīng)用航空工業(yè)的旋翼技術(shù)，成功的研制 了一些小型風(fēng)電機(jī)組。 20 世紀(jì) 70 年代末 80 年代初，我國自主開發(fā)研制并批量生產(chǎn)了額定容量 10 kW 以下的小型風(fēng)電機(jī)組，解決了居住分散的農(nóng)牧民和島嶼居民的生產(chǎn)生活用電。 2021 年全球大約生產(chǎn)了 2021 億度風(fēng)電電力，約占全球電力供應(yīng)的 1%。美國 2021 年新增的風(fēng)電裝機(jī)也僅次于天然氣發(fā)電，位居第二。美國風(fēng)能協(xié)會也提出了未來依靠風(fēng)電滿足國內(nèi) 20%電力需求的宏偉目標(biāo)。 2021 年新增裝機(jī)容量超過印度，成為亞洲第一、世界第四、風(fēng)電裝機(jī)容量超千萬千瓦的風(fēng)電大國。經(jīng)過“十五”期間的自主研究和技術(shù)引進(jìn)，我國已基本掌握了以雙饋發(fā)電機(jī)為代表的變速恒 頻 風(fēng)電機(jī)組的控制技術(shù)，研制成功兆瓦級風(fēng)電機(jī)組樣機(jī)。 1． 4． 2 水 平軸風(fēng)電機(jī)組技術(shù)成為主流 水平軸風(fēng)電機(jī)組技術(shù)，因其具有風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率高、轉(zhuǎn)軸較短，在大型風(fēng)電機(jī)組上更顯出經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)點(diǎn)，使水平軸風(fēng)電機(jī)組成為世界風(fēng)電發(fā)展的主流機(jī)型，并占到95％以上的市場份額。 1． 4． 4 變槳變速功率調(diào)節(jié)技術(shù)得到廣泛采用 their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqCzjSAX由于變槳距功率調(diào)節(jié)方式具有載荷控制平穩(wěn)、安全和高效等優(yōu)點(diǎn)，近年在大型風(fēng)電機(jī)組上得到 了廣泛采用。目前，歐洲正在開發(fā)10MW 的雙饋異步發(fā)電型變速恒頻風(fēng)電機(jī)組。我國新疆金風(fēng)科技有限公司與德國 Vensys 公司合作研制的 1。至 150％的額定轉(zhuǎn)速，提高了風(fēng)能的利用范圍。我國在某些基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)件、鑄鍛件等領(lǐng)域已經(jīng)具有優(yōu)勢，不僅能滿足國內(nèi)市場需求，而且已經(jīng)向國際市場供貨。 為了增加葉片的個剛度并防止它由于彎曲而碰到塔架，在長度大于 50 米的葉片上將廣泛使用強(qiáng)化碳纖維材料。在風(fēng)電場選址，特別是選址方面已經(jīng)開發(fā)了商業(yè)化的應(yīng)用軟件。因此，隨著接入電網(wǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)容量的不斷增加，電網(wǎng)對其要求越來越高，通常情況下要求發(fā)電機(jī)組在電網(wǎng)故障出現(xiàn)電壓跌落的情況下不脫網(wǎng)運(yùn)行（ fault ridethrough)，并在故障切除后能盡快幫助電力系統(tǒng)恢復(fù)穩(wěn)定運(yùn)行，也就是說，要求風(fēng)電機(jī)組具有一定低電壓穿越 (lowvoltage ridethrough)能力。從能量轉(zhuǎn)換角度看，此類設(shè)備大致包括 21所示的幾個功能單元。同時，機(jī)械能傳遞單元還要設(shè)置可靠的制動機(jī)構(gòu)，以保證風(fēng)電機(jī)組的安全運(yùn)行。兩者的相互作用，使機(jī)組完成發(fā)電功能。 主傳動系統(tǒng)將動力傳遞給發(fā)電系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)把機(jī)械能變?yōu)殡娔??？刂葡到y(tǒng)隨時對輸入信息進(jìn)行加工和比較，及時的發(fā)出控制指令，這些指令是控制系統(tǒng)的輸出信息。 小結(jié) 本章主要從不同的角度分析 了 風(fēng)電機(jī)組的功能構(gòu)成以及風(fēng)電機(jī)組的工作原理。 3． 2 總體設(shè)計 風(fēng)電機(jī)組是比較復(fù)雜的機(jī)電裝備 ， 且要求較好的性價比 。同時需要對整機(jī)的結(jié)構(gòu)承力構(gòu)件布置、承載形式和傳力路線進(jìn)行分析，選擇合理的設(shè)計分離面和接口形式，以便明確劃分各部件設(shè)計界面，保證總體設(shè)計的質(zhì)量。 6）各部件和子系統(tǒng)的設(shè)計方案 根據(jù)整機(jī)總體結(jié)構(gòu)方案，開展包括對各部件和系統(tǒng)的要求、組成、原理分析、結(jié)構(gòu)形式、參數(shù)及附件的選擇等設(shè)計工作。 1）動載荷問題 作用于風(fēng)輪葉片上的周期性氣動和機(jī)械載荷會引起葉片等構(gòu)件的動態(tài)響應(yīng)， 而此響應(yīng)反饋于外部氣動負(fù)荷。風(fēng)輪的動力不穩(wěn)定性，包括變距 /揮舞不穩(wěn)定性（經(jīng)典顫振）、變距 /擺振不穩(wěn)定性及揮舞 /擺振不穩(wěn)定性等。 3． 3 風(fēng)電機(jī)組零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計 （ 1）風(fēng)電機(jī)組部件結(jié)構(gòu)方案設(shè)計 根據(jù)確定的總體氣動布局、總體技術(shù)參 數(shù)、設(shè)計載荷以及風(fēng)電機(jī)組的初步結(jié)構(gòu)方案 ，開展子系統(tǒng)和部件具體結(jié)構(gòu)的設(shè)計。 3）結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度設(shè)計 疲勞破壞是影響承受交變載荷構(gòu)件的設(shè)計壽命的主要失效形式之一。 基于樣機(jī)的試驗(yàn)測試數(shù)據(jù)，應(yīng)進(jìn)一步完善和修改原設(shè)計，形成批量生產(chǎn)的工程竣工設(shè)計。從今后的發(fā)展趨勢來看，在大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中將會普遍采用變槳距技術(shù)。備用電源是在電網(wǎng)或滑環(huán)故障，外部電源無法直接為變槳距系統(tǒng)供電時，通過電源切換電路，將備用電源接入到變槳控制柜，使其能夠?yàn)樽儤嘞到y(tǒng)提供動力和控制用電，保證葉片能夠安全、快速的回到順槳位。電作動筒工作行程： (625~645)mm；作動筒作用力 (持續(xù)載荷 )： (69950~79720)N；作動筒重量(包括電機(jī) )不大于 50kg，有專用的控制柜，重復(fù)定位精度：小于 ? ；作動筒活塞桿位移從 (0~180)mm，響應(yīng)時間： 。 their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqCzjSAX 圖 41 變槳距系統(tǒng)硬件框圖 變槳距調(diào)節(jié)原理 風(fēng)流經(jīng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)子時，風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速