【導(dǎo)讀】風(fēng)能的利用有著悠久的歷史。近年來(lái),資源的短缺和環(huán)境的日趨惡化使世界各國(guó)開(kāi)始重。視開(kāi)發(fā)和利用可再生、且無(wú)污染的風(fēng)能資源。風(fēng)力發(fā)電最初出現(xiàn)在邊遠(yuǎn)地區(qū),應(yīng)用的方式主要有:1)單獨(dú)使用小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)供家。并入地方孤立小電網(wǎng)為鄉(xiāng)村供電。以機(jī)組大型化、集中安裝和?？刂茷樘攸c(diǎn)的風(fēng)電場(chǎng)成為主要的發(fā)展方向。20年來(lái),世界上已有近30. 目前,德國(guó)、美國(guó)、丹麥以及亞洲的印度位居風(fēng)力發(fā)電總裝機(jī)容量前列,且。未來(lái)計(jì)劃投資有增無(wú)減。美國(guó)能源部預(yù)測(cè)2021年風(fēng)電至少達(dá)到國(guó)內(nèi)電力消耗的10%。國(guó)要在2021～2021年達(dá)到本國(guó)總發(fā)電量的10%左右,丹麥甚至計(jì)劃2030年要達(dá)到40%。中國(guó)是一個(gè)風(fēng)力資源豐富的國(guó)家,風(fēng)力發(fā)電潛力巨大。中國(guó)第一座風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)于1986年在山東榮成落成,總裝機(jī)較小,為3×55kW。機(jī)容量將在800MW以上,并且將會(huì)出現(xiàn)300～400MW的特大型風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)。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(jì)劃可望在2一3年內(nèi)完成，并投入運(yùn)行。小型機(jī)組在試驗(yàn)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(shí)器周 期 本模型設(shè)計(jì) 50ms為一個(gè)周期，所以定時(shí)器必須工作于方式 1。 定時(shí)器初值為： TC=MT/T計(jì) 數(shù) = 162 50ms /1 s?? =15536=3CB0H 程序流程圖 小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)及限速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)及限速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)及限速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 27 第五章 實(shí)驗(yàn)和模型設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)和模型設(shè)計(jì)的目 的 實(shí)驗(yàn)和模型設(shè)計(jì)的目的是檢驗(yàn)小型垂直式風(fēng)力發(fā)電機(jī)中限速控制系統(tǒng)總體方案在實(shí)踐中的效果，并且驗(yàn)證程序是否正確，以及電路的設(shè)計(jì)是否合理。為了達(dá)到驗(yàn)證程序并且降低成本的目的，對(duì)小型垂直式風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)。 模型設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)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(dòng)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(yàn)證的是控制電磁離合器限制發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的程序，所以在達(dá)到檢驗(yàn)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案目的同時(shí)降低成本的原則下，我用電動(dòng)機(jī)取代了風(fēng)力發(fā)電機(jī)中行星齒輪加速器，也就是電動(dòng)機(jī)軸的轉(zhuǎn)速模擬了風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中行星齒輪加速器輸出軸的轉(zhuǎn)速。 模型設(shè)計(jì)器件 電機(jī) 本模型選擇的電動(dòng)機(jī)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(jī)轉(zhuǎn)速高于額定轉(zhuǎn)速時(shí)電磁離合器就斷開(kāi)，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速在額定轉(zhuǎn)速之內(nèi)時(shí)點(diǎn)戲離合器就閉合。 程序 本模型設(shè)計(jì) 50ms為一個(gè)周期，定時(shí)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(shí)使電磁離合器分離，避免危險(xiǎn)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(dòng)開(kāi)始工作，在實(shí)踐中不用工人去開(kāi)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(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)，從而得到機(jī)構(gòu)各連桿之間的相對(duì)位置信息。在模型中我購(gòu)買(mǎi)的是無(wú)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(hào)與單片機(jī)相連。 單片機(jī) 模型中采用的單片機(jī)是 AT89C51。 電磁離合器 本模型選擇的電磁離合器有傳動(dòng)和制動(dòng)兩個(gè)功能，在模型中我用綠色燈泡代表傳動(dòng)，綠燈泡亮?xí)r代表傳動(dòng)邊的離合器閉合。黃色燈泡代表制動(dòng)，黃燈亮?xí)r代表制動(dòng)離合閉合并且傳動(dòng)離合斷開(kāi)。 電源 本模型采用的是可同時(shí)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(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)及限速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)及限速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 29 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ徒Y(jié)果分析 完成了方案設(shè)計(jì)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(yàn)證了程序，程序可以完成預(yù)設(shè)的任務(wù)。 當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速在額定值 200r/min之內(nèi)時(shí)，電路板中綠燈亮。 當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速大于額定值 200r/min時(shí)，電路板中綠燈滅。 當(dāng)按下制動(dòng)開(kāi)關(guān)時(shí)，電路板上綠燈滅，并且黃燈亮。 綜上所述，模型設(shè)計(jì)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(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)及限速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 30 第六章 結(jié)束語(yǔ) 本課題設(shè)計(jì)的小型立式垂 直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)是一種新型結(jié)構(gòu)形式的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，它的限速控制系統(tǒng)是集電磁離合器、單片機(jī)、編碼器、匯編程序在一起的機(jī)電一體化系統(tǒng)。本論文對(duì)其結(jié)構(gòu)原理進(jìn)行分析、研究，并且制作了模型對(duì)限速控制系統(tǒng)進(jìn)行了驗(yàn)證，得到了如下的結(jié)論 : （ 1） 本課題設(shè)計(jì)的限速控制系統(tǒng)電路合理、可用； （ 2） 程序正確； （ 3） 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)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(jì)的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)適用性好，可以在樓房、平房頂使用。彌補(bǔ)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(guò)模型論證了實(shí)際應(yīng)用的可行性、可靠性， 為該類(lèi)型風(fēng)力發(fā) 電機(jī)的設(shè)計(jì)和商品生產(chǎn)提供了理論依據(jù)。但是， 在機(jī)械部件方面沒(méi)有模型，沒(méi)有進(jìn)行實(shí)踐驗(yàn)證，所以這個(gè)設(shè)計(jì)還存在很大的不足之處。希望以后做出機(jī)械模型，進(jìn)行測(cè)量、計(jì)算從而逐步完善該型風(fēng)力發(fā)電機(jī)。 小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)及限速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(shí)間里，他那淵博的知識(shí)，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(kāi)闊了視野，豐富了學(xué)識(shí)，并將受益終身。至此論文完成之際，對(duì)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(chéng)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(jī)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(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)及限速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 32 參考文獻(xiàn) [1]世界能源理事會(huì) .新的可再生能源一未來(lái)發(fā)展指南 .北京海洋出版社， 1998 [2]中國(guó)國(guó)家科委一歐盟能源總司 .中國(guó)一歐洲聯(lián)盟能源合作大會(huì)文集， 1996 [3]中華人民共和國(guó)國(guó)家發(fā)展計(jì)劃委員會(huì)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)發(fā)展司編 .中國(guó)新能源與可再生能源 1999白皮書(shū) .中國(guó)計(jì)劃出版社， 2021 [4]國(guó)家經(jīng)貿(mào)委可 再生能源發(fā)電及熱利用研究項(xiàng)目組 .中國(guó)可再生能源技術(shù)評(píng)價(jià) .中國(guó)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(jì)， 2021 [6]黃素逸 .能源科學(xué)導(dǎo)論 .中國(guó)電力出版社， 1999 [7]國(guó)家經(jīng)貿(mào)委可再生能源發(fā)展經(jīng)濟(jì)激勵(lì)政策研究組中國(guó)可再生經(jīng)濟(jì)激勵(lì)政策研究 .中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社， 1998 [8]張煥芬 .喜文華 .先進(jìn)國(guó)家的風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀及其前景 .甘肅科學(xué)學(xué)報(bào)， 1998 [9]江文 .政府的支持推動(dòng)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?？萍迹?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(jī) (1).微特機(jī)， 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(guó)能源情報(bào)網(wǎng)主編 .中國(guó)新能源的開(kāi)發(fā)與利用 .能源出版社 1996 [17]胡成春，劉鶴守，張國(guó)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(guó)的開(kāi)發(fā)設(shè)想 .電機(jī)與控制學(xué)報(bào)， 1999 [19]倪受元 .風(fēng)力發(fā)電機(jī)的講座一第一講 .風(fēng)力機(jī)的類(lèi)型與結(jié)構(gòu) .太陽(yáng)能， 2021 [20] (日 )牛山泉，三野正洋著 .小型風(fēng)車(chē)手冊(cè) .汪淑貞譯 .機(jī)械工社， 1987 [21]呼和浩特牧機(jī)所編 .國(guó)外風(fēng)能利用機(jī)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(jī) (1).風(fēng)能發(fā)電， 1999 [23]Maleolm， soft Darrleus Engineering， 1992 [24]張廣盛 .風(fēng)能的利用 .青海科技， 1997 [25]梁水林 .風(fēng)能資源的評(píng)估及風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)址的選擇 .電力勘測(cè)， 1997 [26]王錦俠 .車(chē)茂隆 .風(fēng)能利用裝置的設(shè)計(jì)基礎(chǔ) .機(jī)械工業(yè)出版， 1986 [27]張鵬舉 .風(fēng)電場(chǎng)空氣密度對(duì)風(fēng)電機(jī)輸出功率的影響 .電力勘測(cè)， 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(diǎn)思考 .電力情報(bào) 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(jì)算的研究 .科學(xué)出版社， 1976 [31]中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)院主編 .中國(guó)風(fēng)力機(jī)圖冊(cè)， 1983