【導(dǎo)讀】風(fēng)能的利用有著悠久的歷史。近年來,資源的短缺和環(huán)境的日趨惡化使世界各國開始重。視開發(fā)和利用可再生、且無污染的風(fēng)能資源。風(fēng)力發(fā)電最初出現(xiàn)在邊遠地區(qū),應(yīng)用的方式主要有:1)單獨使用小型風(fēng)力發(fā)電機供家。并入地方孤立小電網(wǎng)為鄉(xiāng)村供電。以機組大型化、集中安裝和?？刂茷樘攸c的風(fēng)電場成為主要的發(fā)展方向。20年來,世界上已有近30. 目前,德國、美國、丹麥以及亞洲的印度位居風(fēng)力發(fā)電總裝機容量前列,且。未來計劃投資有增無減。美國能源部預(yù)測2021年風(fēng)電至少達到國內(nèi)電力消耗的10%。國要在2021～2021年達到本國總發(fā)電量的10%左右,丹麥甚至計劃2030年要達到40%。中國是一個風(fēng)力資源豐富的國家,風(fēng)力發(fā)電潛力巨大。中國第一座風(fēng)力發(fā)電場于1986年在山東榮成落成,總裝機較小,為3×55kW。機容量將在800MW以上,并且將會出現(xiàn)300～400MW的特大型風(fēng)力發(fā)電場。在今后2年內(nèi)，在懷?？蓾M足全美電力需求量的25%。力發(fā)電計劃可望在2一3年內(nèi)完成，并投入運行。小型機組在試驗中受挫而停頓。

　　

【正文】 圖 41 電磁離合器控制系統(tǒng)電路圖 限速控制 程序 定時器周 期 本模型設(shè)計 50ms為一個周期，所以定時器必須工作于方式 1。 定時器初值為： TC=MT/T計 數(shù) = 162 50ms /1 s?? =15536=3CB0H 程序流程圖 小型風(fēng)力發(fā)電機機械結(jié)構(gòu)及限速控制系統(tǒng)設(shè)計 25 圖 42 程序流程圖 限速控制程序 主程序 ORG 0000H LJMP START ORG 000BH LJMP Dingshi Chushi: SuduH DATA 20H SuduL DATA 21H MOV TMOD, 51H MOV TH0, 3CH MOV TL0, 0B0H MOV IE, 82H SETB TRO 小型風(fēng)力發(fā)電機機械結(jié)構(gòu)及限速控制系統(tǒng)設(shè)計 26 START: MOV A, 00H CJNE A, SuduH, Buxiangdeng1 Xiangdeng1: MOV A, 02H CJNE A, SuduL, Buxiangdeng2 Xiangdeng2: LJMP Miedeng Buxiangdeng1:JC Liangdeng Ljmp Miedeng Buxiangdeng2:JC Liangdeng Ljmp Miedeng Liangdeng: MOV , 00H LJMP START Miedeng: MOV , 0FFH LJMP START 中斷服務(wù)程序： Dingshi: MOV SuduH, TH1 MOV SuduL, TL1 CLR TH1 CLR TL1 MOV TH0, 3CH MOV TL0, 0B0H RETI END 小型風(fēng)力發(fā)電機機械結(jié)構(gòu)及限速控制系統(tǒng)設(shè)計 27 第五章 實驗和模型設(shè)計 實驗和模型設(shè)計的目 的 實驗和模型設(shè)計的目的是檢驗小型垂直式風(fēng)力發(fā)電機中限速控制系統(tǒng)總體方案在實踐中的效果，并且驗證程序是否正確，以及電路的設(shè)計是否合理。為了達到驗證程序并且降低成本的目的，對小型垂直式風(fēng)力發(fā)電機進行了改進設(shè)計。 模型設(shè)計 設(shè)計技術(shù)指標(biāo) 在本課題中給出了下列技術(shù)指標(biāo) : 1． 額定功率（ｗ）： 300 2． 輸出電壓（ v）： 24 3． 啟動風(fēng)速（ m/s）： 2 4． 額定風(fēng)速（ m/s）： 6 5． 最大使用風(fēng)速（ m/s）： 20 由于本模型驗證的是控制電磁離合器限制發(fā)電機轉(zhuǎn)速的程序，所以在達到檢驗控制系統(tǒng)設(shè)計方案目的同時降低成本的原則下，我用電動機取代了風(fēng)力發(fā)電機中行星齒輪加速器，也就是電動機軸的轉(zhuǎn)速模擬了風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)中行星齒輪加速器輸出軸的轉(zhuǎn)速。 模型設(shè)計器件 電機 本模型選擇的電動機最高轉(zhuǎn)速是 800r/min，所以我假設(shè) 200r/min為額定轉(zhuǎn)速，當(dāng)電機轉(zhuǎn)速高于額定轉(zhuǎn)速時電磁離合器就斷開，當(dāng)電機轉(zhuǎn)速在額定轉(zhuǎn)速之內(nèi)時點戲離合器就閉合。 程序 本模型設(shè)計 50ms為一個周期，定時器必須工作于方式 1。這樣控制系統(tǒng)的反應(yīng)就很快，可以及時使電磁離合器分離，避免危險發(fā)生。 電路 本模型采用上電復(fù)位電路作為初始化電路。只要電路一通電控制系統(tǒng)就自動開始工作，在實踐中不用工人去開啟，這樣可以提高安全性，避免因工人失誤而造成危害。 編碼器 編碼器屬于傳感器，用于感知電機的轉(zhuǎn)數(shù)，從而得到機構(gòu)各連桿之間的相對位置信息。在模型中我購買的是無錫市瑞普編碼器，脈沖周期： 360 /N （ N為每轉(zhuǎn)輸出脈沖數(shù) N=1） 電源： 12v直流電，輸出信號與單片機相連。 單片機 模型中采用的單片機是 AT89C51。 電磁離合器 本模型選擇的電磁離合器有傳動和制動兩個功能，在模型中我用綠色燈泡代表傳動，綠燈泡亮?xí)r代表傳動邊的離合器閉合。黃色燈泡代表制動，黃燈亮?xí)r代表制動離合閉合并且傳動離合斷開。 電源 本模型采用的是可同時提供 12V2A 和 5V3A直流電的電源。 12V2A 電源為編碼器供電，5V3A為電路板提供電源。 電路板 小型風(fēng)力發(fā)電機機械結(jié)構(gòu)及限速控制系統(tǒng)設(shè)計 28 圖 51 電路板 限速控制程序裝置 圖 52 電路 小型風(fēng)力發(fā)電機機械結(jié)構(gòu)及限速控制系統(tǒng)設(shè)計 29 實驗?zāi)Ｐ徒Y(jié)果分析 完成了方案設(shè)計的限速控制系統(tǒng)模型制作。制作的模型中電路、程序以及各元器件工作正常，并且很好的驗證了程序，程序可以完成預(yù)設(shè)的任務(wù)。 當(dāng)電機轉(zhuǎn)速在額定值 200r/min之內(nèi)時，電路板中綠燈亮。 當(dāng)電機轉(zhuǎn)速大于額定值 200r/min時，電路板中綠燈滅。 當(dāng)按下制動開關(guān)時，電路板上綠燈滅，并且黃燈亮。 綜上所述，模型設(shè)計和制作成功，裝置的限速控制程序正確。 小型風(fēng)力發(fā)電機機械結(jié)構(gòu)及限速控制系統(tǒng)設(shè)計 30 第六章 結(jié)束語 本課題設(shè)計的小型立式垂 直軸風(fēng)力發(fā)電機是一種新型結(jié)構(gòu)形式的風(fēng)力發(fā)電機，它的限速控制系統(tǒng)是集電磁離合器、單片機、編碼器、匯編程序在一起的機電一體化系統(tǒng)。本論文對其結(jié)構(gòu)原理進行分析、研究，并且制作了模型對限速控制系統(tǒng)進行了驗證，得到了如下的結(jié)論 : （ 1） 本課題設(shè)計的限速控制系統(tǒng)電路合理、可用； （ 2） 程序正確； （ 3） 機構(gòu)簡單； （ 4） 反應(yīng)靈敏； （ 5） 安全系數(shù)高； （ 6） 重量輕、容易拆卸，并且成本低。 （ 7） 本課題設(shè)計的小型風(fēng)力發(fā)電機適用性好，可以在樓房、平房頂使用。彌補了由風(fēng)力資源城市風(fēng)力發(fā)電的空缺。 本論文在理論方面通過模型論證了實際應(yīng)用的可行性、可靠性， 為該類型風(fēng)力發(fā) 電機的設(shè)計和商品生產(chǎn)提供了理論依據(jù)。但是， 在機械部件方面沒有模型，沒有進行實踐驗證，所以這個設(shè)計還存在很大的不足之處。希望以后做出機械模型，進行測量、計算從而逐步完善該型風(fēng)力發(fā)電機。 小型風(fēng)力發(fā)電機機械結(jié)構(gòu)及限速控制系統(tǒng)設(shè)計 31 致謝 本論文是在導(dǎo)師許寶杰教授的親切關(guān)懷和精心指導(dǎo)下完成的。在接受許老師指導(dǎo)的近半年的時間里，他那淵博的知識，縝密的邏輯，活躍的思維，敏銳的洞察力，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度以及民主的作風(fēng)給我留下了深刻的印象，為我開闊了視野，豐富了學(xué)識，并將受益終身。至此論文完成之際，對許老師曾經(jīng)給予的 學(xué)術(shù)上的指導(dǎo)，生活上的關(guān)心和幫助致以最誠摯的謝意 ! 感謝同學(xué)和朋友們的大力支持和幫助 ! 最后，衷心感謝機電工程系全體老師的辛勤培養(yǎng)和教誨 ! 小型風(fēng)力發(fā)電機機械結(jié)構(gòu)及限速控制系統(tǒng)設(shè)計 32 參考文獻 [1]世界能源理事會 .新的可再生能源一未來發(fā)展指南 .北京海洋出版社， 1998 [2]中國國家科委一歐盟能源總司 .中國一歐洲聯(lián)盟能源合作大會文集， 1996 [3]中華人民共和國國家發(fā)展計劃委員會基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)發(fā)展司編 .中國新能源與可再生能源 1999白皮書 .中國計劃出版社， 2021 [4]國家經(jīng)貿(mào)委可 再生能源發(fā)電及熱利用研究項目組 .中國可再生能源技術(shù)評價 .中國環(huán)境科學(xué)出版社， 1999 [5]胡蛟抨 .取之不盡的風(fēng)力發(fā)電 .生態(tài)經(jīng)濟， 2021 [6]黃素逸 .能源科學(xué)導(dǎo)論 .中國電力出版社， 1999 [7]國家經(jīng)貿(mào)委可再生能源發(fā)展經(jīng)濟激勵政策研究組中國可再生經(jīng)濟激勵政策研究 .中國環(huán)境科學(xué)出版社， 1998 [8]張煥芬 .喜文華 .先進國家的風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀及其前景 .甘肅科學(xué)學(xué)報， 1998 [9]江文 .政府的支持推動新能源快速發(fā)展 .能源政策研究， 1997 [10]張廣盛 .風(fēng)能的利用 .青?？萍?， 1997 [11]郭繼高 .風(fēng)能 發(fā)電一小型風(fēng)能發(fā)電及其發(fā)電機 (1).微特機， 1999 [12] Data Energy Annual， 1997 [13]Energy Policies of IEA Countries. 1997 ， 1997 [14] energy Soure in the Intemal EuroPean Proeeding Milan [15]姚興佳，依雪峰 .風(fēng)力發(fā)電在跨世 紀(jì)能源結(jié)構(gòu)中的地位 .節(jié)能， 1997 [16]中國能源情報網(wǎng)主編 .中國新能源的開發(fā)與利用 .能源出版社 1996 [17]胡成春，劉鶴守，張國成著 .新能源利用 .重慶能源出版社， 1997 [18]陳宗器 .風(fēng)力發(fā)電綜述與我國的開發(fā)設(shè)想 .電機與控制學(xué)報， 1999 [19]倪受元 .風(fēng)力發(fā)電機的講座一第一講 .風(fēng)力機的類型與結(jié)構(gòu) .太陽能， 2021 [20] (日 )牛山泉，三野正洋著 .小型風(fēng)車手冊 .汪淑貞譯 .機械工社， 1987 [21]呼和浩特牧機所編 .國外風(fēng)能利用機械 .內(nèi)蒙古人民出版社， 1987 [22]郭繼高 .小型風(fēng)能發(fā) 電及其發(fā)電機 (1).風(fēng)能發(fā)電， 1999 [23]Maleolm， soft Darrleus Engineering， 1992 [24]張廣盛 .風(fēng)能的利用 .青?？萍?， 1997 [25]梁水林 .風(fēng)能資源的評估及風(fēng)電場場址的選擇 .電力勘測， 1997 [26]王錦俠 .車茂隆 .風(fēng)能利用裝置的設(shè)計基礎(chǔ) .機械工業(yè)出版， 1986 [27]張鵬舉 .風(fēng)電場空氣密度對風(fēng)電機輸出功率的影響 .電力勘測， 1999 [28]張照煌 .劉衍平，李林 .關(guān)于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的幾點思考 .電力情報 1998 [29]吳望一 .流體力學(xué) .北京 :北京大學(xué)出版社， 1989 [30]朱兆瑞 .風(fēng)壓計算的研究 .科學(xué)出版社， 1976 [31]中國農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)院主編 .中國風(fēng)力機圖冊， 1983