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風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)
高等教育自學(xué)考試
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題目 風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)
專業(yè)班級(jí) 09級(jí)機(jī)電一體化工程
姓名
指導(dǎo)教師姓名、職稱 高級(jí)工程師
所屬助學(xué)單位
2011年 4月1 日
目 錄
1 緒論…………………………………………………………………………………1
1.1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)簡(jiǎn)介 ………………………………………………………………1
1.2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)展史簡(jiǎn)介 ……………………………………………………1
1.3 我國(guó)現(xiàn)階段風(fēng)電技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r ………………………………………………2
1.4 我國(guó)現(xiàn)階段風(fēng)電技術(shù)發(fā)展前景和未來(lái)發(fā)展 …………………………………2 2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………………3
2.1 單一風(fēng)力發(fā)電機(jī)組成…………………………………………………………3
2.2 葉片數(shù)目………………………………………………………………………3
2.3 機(jī)艙……………………………………………………………………………4
2.4 轉(zhuǎn)子葉片………………………………………………………………………5 3 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和參數(shù)計(jì)算 ……………………………………5
3.1聯(lián)軸器的型號(hào)及主要參數(shù)………………………………………………………5
3.2 初步估計(jì)回轉(zhuǎn)體危險(xiǎn)軸頸的大小……………………………………………5
3.3 葉片掃描半徑單元葉尖速比…………………………………………………6 4 風(fēng)輪槳葉的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………………6
4.1槳葉軸復(fù)位斜板設(shè)計(jì)……………………………………………………………6
4.2托架的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………………6 5 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的其他元件的設(shè)計(jì) …………………………………………………6
5.1 剎車裝置的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………6 6 風(fēng)力發(fā)電機(jī)在設(shè)計(jì)中的3個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題………………………………………7
6.1空氣動(dòng)力學(xué)問(wèn)題…………………………………………………………………7
6.2結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題…………………………………………………………………7
6.3控制技術(shù)問(wèn)題……………………………………………………………………7 7 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的分類…………………………………………………………………7 8 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的選取標(biāo)準(zhǔn)……………………………………………………………8 9 風(fēng)力發(fā)電機(jī)對(duì)風(fēng)能以及其它的技術(shù)要求…………………………………………8
9.1風(fēng)力發(fā)電機(jī)對(duì)風(fēng)能技術(shù)要求……………………………………………………8
9.2風(fēng)力發(fā)電機(jī)建模的技術(shù)是暫態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)………………………………………9
9.3風(fēng)力電動(dòng)機(jī)技術(shù)之間的能量轉(zhuǎn)換 ……………………………………………10 10 風(fēng)力發(fā)電機(jī)在現(xiàn)實(shí)中的使用范例 ………………………………………………10 結(jié)論……………………………………………………………………………………12 致謝……………………………………………………………………………………13 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………14
摘 要
隨著世界工業(yè)化進(jìn)程不斷加快，能源消耗不斷增加，全球工業(yè)有害物質(zhì)排放量與日俱增，造成了能源短缺和惡性疾病的多發(fā)，致使能源和環(huán)境成為當(dāng)今世界兩大問(wèn)題。因此，風(fēng)力發(fā)電的研究顯得尤為重要。
我國(guó)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆绞绞窃陲L(fēng)電場(chǎng)匯集站內(nèi)裝設(shè)集中無(wú)功補(bǔ)償裝置，這造成風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)耐顿Y很大。文章結(jié)合實(shí)例，通過(guò)對(duì)不同發(fā)電量下風(fēng)電場(chǎng)的無(wú)功損耗和電壓波動(dòng)情況進(jìn)行計(jì)算，提出利用風(fēng)力發(fā)電機(jī)的無(wú)功功率可基本實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)的無(wú)功平衡，風(fēng)電場(chǎng)母線電壓的變化是無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備選型的依據(jù)，對(duì)于發(fā)電量變化引起的母線電壓變化不超出電網(wǎng)要求的風(fēng)電場(chǎng)，應(yīng)利用風(fēng)力發(fā)電機(jī)的無(wú)功功率減小匯集站內(nèi)無(wú)功補(bǔ)償裝置的容量，降低無(wú)功補(bǔ)償?shù)耐顿Y。
關(guān)鍵詞： 風(fēng)力發(fā)電 、 風(fēng)電場(chǎng) 、 無(wú)功補(bǔ)償 、 電壓波動(dòng)
Abstract
As the world industrialization is accelerating and energy consumption increases unceasingly, increasing global industrial harmful substances emissions, caused energy shortage and malignant disease, cause the energy and environment are two major problems in the world today. Therefore, wind power research is particularly important. Wind reactive power compensation in China within the way the wind farm is installed inside concentrated collection station reactive power compensation devices, which caused wind farm reactive compensation investment greatly. Combined with examples, through different under the wind capacity of reactive power loss and voltage fluctuation situation, this paper puts forward the calculation of reactive power wind generator can realize the basic reactive power balance, the wind of change is busbar voltage wind power.at the reactive power compensation according to the selection of equipment for generating capacity of busbar voltage changes caused by the fluctuation of wind power requirements do not exceed the wind generator, should use the reactive power decrease in collection station reactive power compensation devices, reduce the capacity of the reactive power compensation investment.
Keywords: wind power 、wind farm 、reactive compensation 、voltage fluctuation
風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)
1.緒 論
1.1風(fēng)力發(fā)電機(jī)簡(jiǎn)介
自然界的風(fēng)是可以利用的資源，然而，我們現(xiàn)在還沒(méi)有很好的對(duì)它進(jìn)行開發(fā)。這就向我們提出了一個(gè)課題：我們?nèi)绾伍_發(fā)利用風(fēng)能？
自然風(fēng)的速度和方向是隨機(jī)變化的，風(fēng)能具有不確定特點(diǎn)，如何使風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率穩(wěn)定，是風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的一個(gè)重要課題。迄今為止，已提出了多種改善風(fēng)力品質(zhì)的方法，例如采用變轉(zhuǎn)速控制技術(shù)，可以利用風(fēng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量平滑輸出功率。由于變轉(zhuǎn)速風(fēng)力發(fā)電組采用的是電力電子裝置，當(dāng)它將電能輸出輸送給電網(wǎng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生變化的電力協(xié)波，并使功率因素惡化。
1.2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)展史簡(jiǎn)介
我國(guó)是最早使用風(fēng)帆船和風(fēng)車的國(guó)家之一，至少在3000年前的商代就出現(xiàn)了帆船，到唐代風(fēng)帆船已廣泛用于江河航運(yùn)。最輝煌的風(fēng)帆時(shí)代是明代，14世紀(jì)初葉中國(guó)航海家鄭和七下西洋，龐大的風(fēng)帆船隊(duì)功不可沒(méi)。明代以后風(fēng)車得到了廣泛的應(yīng)用，我國(guó)沿海沿江的風(fēng)帆船和用風(fēng)力提水灌溉或制鹽的做法，一直延續(xù)到20世紀(jì)50年代，僅在江蘇沿海利用風(fēng)力提水的設(shè)備增達(dá)20萬(wàn)臺(tái)
隨著蒸汽機(jī)的出現(xiàn)，以及煤、石油、天然氣的大規(guī)模開采和廉價(jià)電力的獲得，各種曾經(jīng)被廣泛使用的風(fēng)力機(jī)械，由于成本高、效率低、使用不方便等，無(wú)法與蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)等相競(jìng)爭(zhēng)，漸漸被淘汰。歐洲到中世紀(jì)才廣泛利用風(fēng)能，荷蘭人發(fā)展了水平軸風(fēng)車。18世紀(jì)荷蘭曾用近萬(wàn)座風(fēng)車排水，在低洼的海灘上造出良田，成為著名的風(fēng)車之國(guó)。德國(guó)、丹麥、西班牙、英國(guó)、荷蘭、瑞典、印度加拿大等國(guó)在風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的研究與應(yīng)用上投入了相當(dāng)大的人力及資金，充分綜合利用空氣動(dòng)力學(xué)、新材料、新型電機(jī)、電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制及通信技術(shù)等方面的最新成果，開發(fā)建立了評(píng)估風(fēng)力資源的測(cè)量及計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)，發(fā)展了變漿距控制及失速控制的風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)理論，采用了新型風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)理論，采用了新型風(fēng)力機(jī)葉片材料及葉片翼型，研制出了變極、變滑差、變速、恒頻及低速永磁等新型發(fā)電機(jī)，開發(fā)了由微機(jī)控制的單臺(tái)及多臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組成的機(jī)群的自動(dòng)控制技術(shù)，從而大大提高了風(fēng)力發(fā)電的效率及可靠性。到了19世紀(jì)末，開始利用風(fēng)力發(fā)電，這在解決農(nóng)村電氣化方面顯示了重要的作用，特別是20世紀(jì)70年代以后，利用風(fēng)力發(fā)電更進(jìn)入了一個(gè)蓬勃發(fā)展的階段。
1.3 我國(guó)現(xiàn)階段風(fēng)電技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r
中國(guó)現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)技術(shù)的開發(fā)利用起源于20世紀(jì)70年代初。經(jīng)過(guò)初期發(fā)展、單機(jī)分散研制、系列化和標(biāo)準(zhǔn)化幾個(gè)階段的發(fā)展，無(wú)論在科學(xué)研究、設(shè)計(jì)制造，還是試驗(yàn)、示范、應(yīng)用推廣等方面均有了長(zhǎng)足的進(jìn)步和很大的提高，并取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
我國(guó)對(duì)風(fēng)電已有部分優(yōu)惠政策，包括以下幾個(gè)方面。
1．風(fēng)電配額: 制定出常規(guī)火電污染排放量分配比例，由全國(guó)所有省區(qū)共同分?jǐn)偟恼摺?/p>
2．風(fēng)電上網(wǎng)電價(jià): 落實(shí)風(fēng)電高于火電的價(jià)差攤到全省的平均銷售電價(jià)中。制定出按常規(guī)水電污染排放量分配比例，由全國(guó)所有省區(qū)共同分?jǐn)偟恼摺０吹貐^(qū)具體情況定出風(fēng)電最高上網(wǎng)電價(jià)的限制，并保持10年不變，促使業(yè)主充分利用資源，降低成本
3．售電增值稅:發(fā)電增加了新的稅源，建議參照小水電，核定風(fēng)電銷售環(huán)節(jié)增值稅率為6%。
4．銀行貸款: 為降低風(fēng)電電價(jià)，減輕還貸壓力，建議適當(dāng)延長(zhǎng)風(fēng)電還貸期限，還貸期增至15年；為風(fēng)電項(xiàng)目提供貼息貸款。
5．鼓勵(lì)采用國(guó)產(chǎn)化風(fēng)電機(jī): 為采用國(guó)產(chǎn)化風(fēng)電機(jī)的業(yè)主提供補(bǔ)貼和貼息貸款，補(bǔ)償開發(fā)商的風(fēng)險(xiǎn)，幫助初期國(guó)產(chǎn)化機(jī)組進(jìn)入市場(chǎng)，得到批量生產(chǎn)和改進(jìn)產(chǎn)品的機(jī)會(huì)，以利降低成本。
風(fēng)力等級(jí)是根據(jù)風(fēng)對(duì)地面或海面物體影響而引起的各種現(xiàn)象，按風(fēng)力的強(qiáng)度等級(jí)來(lái)估計(jì)風(fēng)力的大小，國(guó)際上采用的是英國(guó)人蒲福（Francis Beaufort，1774~1859）于1805年所擬定的等級(jí)，故又稱蒲福風(fēng)級(jí)，他把靜風(fēng)到颶風(fēng)分為13級(jí)。
1.4我國(guó)現(xiàn)階段風(fēng)電技術(shù)發(fā)展前景和未來(lái)發(fā)展
風(fēng)能利用發(fā)展中的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題風(fēng)能技術(shù)是一項(xiàng)涉及多個(gè)學(xué)科的綜合技術(shù)。而且，風(fēng)力機(jī)具有不同于通常機(jī)械系統(tǒng)的特性：動(dòng)力源是具有很強(qiáng)隨機(jī)性和不連續(xù)性的自然風(fēng)，葉片經(jīng)常運(yùn)行在失速工況，傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力輸入異常不規(guī)則，疲勞負(fù)載高于通常旋轉(zhuǎn)機(jī)械幾十倍[7]。對(duì)于這樣的強(qiáng)隨機(jī)性的綜合系統(tǒng)。
2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1單一風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型組成
圖2-1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型電路圖
單一風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型由兩個(gè)基本部分組成。降階雙渦輪慣性模型和驅(qū)使風(fēng)力的力矩.在本文中，我們假設(shè)發(fā)電機(jī)是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的異步電機(jī)直接連接起來(lái)的網(wǎng)絡(luò)，這也是最常見的配置方法。其結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。
2.2葉片數(shù)目
風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的數(shù)目的確定可以根據(jù)以下公式來(lái)計(jì)算：
有效傳動(dòng)比=實(shí)際渦輪轉(zhuǎn)速/額定渦輪轉(zhuǎn)速；電氣頻率基數(shù)；每個(gè)葉尖惰性體:每個(gè)葉片根部惰性+慣性+慣性渦輪軸傳動(dòng)力/慣性力+發(fā)電機(jī)軸轉(zhuǎn)子的慣性力； 葉片剛度，葉片阻尼，氣動(dòng)風(fēng)力矩.發(fā)電機(jī)電氣扭矩和葉尖角度通過(guò)齒輪傳動(dòng)反映出發(fā)電機(jī)軸向角.計(jì)算這個(gè)角需要有葉片斷裂的慣性力和彈簧減振器的相關(guān)參數(shù)。如果葉片放置在不破裂的正確位置，然后得到的機(jī)械模態(tài)形狀就會(huì)正確了。 研究的突破點(diǎn)主要在一個(gè)刀片力學(xué)性能上，可以從有限元分析或試驗(yàn)的葉片得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)，這個(gè)關(guān)鍵的數(shù)據(jù)似乎發(fā)生在第二個(gè)節(jié)點(diǎn)彎曲的葉片上.在研究實(shí)例個(gè)案上，降階系統(tǒng)的靈敏度放置不當(dāng)?shù)耐黄泣c(diǎn)是很大的. 所幸的是， 最先進(jìn)的葉片或制成品設(shè)施(如在國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室的設(shè)施)有所需的資料用以確定葉片的斷裂
點(diǎn)。電力工程師只需要這一信息請(qǐng)求便可輕易計(jì)算出典型制造的數(shù)據(jù).還可以計(jì)算出知識(shí)系統(tǒng)的第一型機(jī)械固有頻率的使用剛度。
哪里第一模型機(jī)械研究技術(shù)領(lǐng)先，其機(jī)械的固有頻率與系統(tǒng)連接到一起的幾率就大. 例如，在上一節(jié)系統(tǒng)的系統(tǒng)情況就是這樣.一般來(lái)說(shuō)，制成品可以提供這樣的頻率范圍.它可以很容易的用制動(dòng)脈沖對(duì)水輪機(jī)進(jìn)行計(jì)算和分析.在大多數(shù)情況下葉片阻尼很小，并假定為零.在旋轉(zhuǎn)機(jī)中，衡量葉片的剛度是用彈簧剛度來(lái)計(jì)算的.主要衡量葉片的邊緣剛度.可以看出，計(jì)算剛度是依靠俯仰的角度的。這也僅限于從零度至10度的典型情況. 根據(jù)這一限制表明，差異很小的不同位置需要設(shè)置不同的點(diǎn).這意味著，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的支持，這是水輪機(jī)模型很小敏感性變異系統(tǒng)的準(zhǔn)確的俯仰角. 假設(shè)一個(gè)理想的轉(zhuǎn)盤來(lái)進(jìn)行風(fēng)力矩的計(jì)算.在葉尖部分反映出的實(shí)際速度，加上空氣密度的影響，通過(guò)清掃面積的葉片的磨合，計(jì)算出了機(jī)組的功率系數(shù). 不幸的是，這不是一個(gè)常數(shù). 然而，大多數(shù)渦輪制成品的特性反映出同一條曲線. 曲線表示，作為功能機(jī)組的葉尖速比. 葉尖速比的定義是自由風(fēng)速度比渦輪葉片的冰山速度. 風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型結(jié)構(gòu)圖如圖2-2所示。
圖2-2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型結(jié)構(gòu)圖
2.3機(jī)艙
機(jī)艙包容著風(fēng)力發(fā)電機(jī)的關(guān)鍵設(shè)備，包括齒輪箱、發(fā)電機(jī)。維護(hù)人員可以通過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔進(jìn)入機(jī)艙。機(jī)艙左端是風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，即轉(zhuǎn)子葉片及軸。
2.4轉(zhuǎn)子葉片：
轉(zhuǎn)子葉片的作用是捉獲風(fēng)，并將風(fēng)力傳送到轉(zhuǎn)子軸心。現(xiàn)代600千瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)上，每個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的測(cè)量長(zhǎng)度大約為20米，而且被設(shè)計(jì)得很象飛機(jī)的機(jī)翼。軸心：轉(zhuǎn)子軸心附著在風(fēng)力發(fā)電機(jī)的低速軸上。低速軸：風(fēng)力發(fā)電機(jī)的低速軸將轉(zhuǎn)子軸心與齒輪箱連接在一起。在現(xiàn)代600千瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)上，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相當(dāng)慢，大約為19至30轉(zhuǎn)每分鐘。軸中有用于液壓系統(tǒng)的導(dǎo)管，來(lái)激發(fā)空氣動(dòng)力閘的運(yùn)行，齒輪箱：齒輪箱左邊是低速軸，它可以將高速軸的轉(zhuǎn)速提高至低速軸的50倍。高速軸及其機(jī)械閘：高速軸以1500轉(zhuǎn)每分鐘運(yùn)轉(zhuǎn)，并驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。它裝備有緊急機(jī)械閘，用于空氣動(dòng)力閘失效時(shí)，或風(fēng)力發(fā)電機(jī)被維修時(shí)。
發(fā)電機(jī)：通常被稱為感應(yīng)電機(jī)或異步發(fā)電機(jī)。在現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)上，最大電力輸出通常為500至1500千瓦。
偏航裝置：借助電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)艙，以使轉(zhuǎn)子正對(duì)著風(fēng)。偏航裝置由電子控制器操作，電子控制器可以通過(guò)風(fēng)向標(biāo)來(lái)感覺(jué)風(fēng)向。圖中顯示了風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航。通常，在風(fēng)改變其方向時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)一次只會(huì)偏轉(zhuǎn)幾度。
電子控制器：包含一臺(tái)不斷監(jiān)控風(fēng)力發(fā)電機(jī)狀態(tài)的計(jì)算機(jī)，并控制偏航裝置。為防止任何故障（即齒輪箱或發(fā)電機(jī)的過(guò)熱），該控制器可以自動(dòng)停止風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)電話調(diào)制解調(diào)器來(lái)呼叫風(fēng)力發(fā)電機(jī)操作員。
液壓系統(tǒng)：用于重置風(fēng)力發(fā)電機(jī)的空氣動(dòng)力閘。
冷卻元件：包含一個(gè)風(fēng)扇，用于冷卻發(fā)電機(jī)。此外，它包含一個(gè)油冷卻元件，用于冷卻齒輪箱內(nèi)的油。一些風(fēng)力發(fā)電機(jī)具有水冷發(fā)電機(jī)。
塔：風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔載有機(jī)艙及轉(zhuǎn)子。通常高的塔具有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)殡x地面越高，風(fēng)速越大�，F(xiàn)代600千瓦風(fēng)汽輪機(jī)的塔高為40至60米。它可以為管狀的塔，也可以是格子狀的塔。管狀的塔對(duì)于維修人員更為安全，因?yàn)樗麄兛梢酝ㄟ^(guò)內(nèi)部的梯子到達(dá)塔頂。格狀的塔的優(yōu)點(diǎn)在于它比較便宜。
3風(fēng)力發(fā)電機(jī)的回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和參數(shù)計(jì)算
3.1 聯(lián)軸器的型號(hào)及主要參數(shù)
由于主軸末端軸頸為80mm，選擇HL6型彈性柱銷聯(lián)軸器，其主要參數(shù)為 9C體積小、重量輕。相同條件下，比普通漸開線圓柱齒輪的重量輕1/2以上，1/2到1/3。傳動(dòng)效率高。適應(yīng)性強(qiáng)，傳動(dòng)功率范圍大。
3.2 初步估計(jì)回轉(zhuǎn)體危險(xiǎn)軸頸的大小
1．回轉(zhuǎn)體， 由于回轉(zhuǎn)體位于整體裝置的重心偏后200mm處，所以槳葉、槳葉軸、圓盤、增速器和托架對(duì)回轉(zhuǎn)體會(huì)產(chǎn)生正向彎矩，發(fā)電機(jī)對(duì)回轉(zhuǎn)體產(chǎn)生負(fù)向彎矩�；剞D(zhuǎn)體由：回轉(zhuǎn)軸底盤、加強(qiáng)鈑金、回轉(zhuǎn)軸軸承軸肩、回轉(zhuǎn)軸推力軸承軸段、回轉(zhuǎn)軸危險(xiǎn)軸段、滑動(dòng)軸承注油口、回轉(zhuǎn)軸軸向定位段、安裝滑環(huán)軸段、軸向定位螺母、軸向定位擋板、回轉(zhuǎn)體上聯(lián)接板、銅套、無(wú)縫鋼管、推力軸承等部分組成[7]。 ,其中回轉(zhuǎn)軸的左右擺動(dòng)問(wèn)題通過(guò)滑動(dòng)軸承來(lái)解決它能很好的解決由于頂部重心偏向前而引起對(duì)軸的彎矩，加強(qiáng)了回轉(zhuǎn)軸的抗彎強(qiáng)度。
回轉(zhuǎn)軸擋板可以在安裝過(guò)程中防止回轉(zhuǎn)軸脫落下滑，回轉(zhuǎn)軸中心鉆出 的通孔此處為發(fā)電機(jī)輸電線路。因回轉(zhuǎn)軸固定在塔架上當(dāng)風(fēng)向改變對(duì)風(fēng)時(shí)套筒上方連接
的所有部件隨著套筒一起轉(zhuǎn)動(dòng)銅套與套筒為過(guò)盈配合，銅套與回轉(zhuǎn)軸之間用潤(rùn)滑油潤(rùn)滑所以輸電線路不會(huì)纏到一起。
3.3 葉片掃描半徑單元葉尖速比
我們的研究已表明，可以假設(shè)固定情況下極高的風(fēng)力條件下進(jìn)行暫態(tài)穩(wěn)定研究. 這是因?yàn)榈湫偷淖儺惾~尖速比下一個(gè)10秒的瞬態(tài)葉尖比小。假定風(fēng)并沒(méi)有顯著的改變模擬時(shí)間， 實(shí)際上，渦輪軸的扭矩實(shí)際上是一個(gè)調(diào)制版。 調(diào)制是眾所周知的，而且主要是考慮由于大樓遮蔽和力學(xué)失衡的作用，在專業(yè)人員和模式上才能出現(xiàn)典型的調(diào)制頻率(注: 1人，是一種模式，每一個(gè)渦輪葉片).我們不把這些效應(yīng)考慮在內(nèi)，我們假定扭矩引起的暫時(shí)性故障比調(diào)制扭矩的多. 許多其他研究者已進(jìn)行了這個(gè)假設(shè)。今后的研究將側(cè)重于檢驗(yàn)這一假設(shè)。 在一般情況下，雙渦輪慣性模型在這里是一個(gè)相對(duì)穩(wěn)健的模式，涵蓋了許多汽輪機(jī)運(yùn)行條件。 所有模型參數(shù)相對(duì)恒定，缺少敏感性的俯仰角度。
4風(fēng)輪槳葉的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.1槳葉軸復(fù)位斜板
水平軸風(fēng)力機(jī)的風(fēng)輪一般由1～3個(gè)葉片組成（本設(shè)計(jì)中取6片槳葉），它是風(fēng)力機(jī)從風(fēng)中吸收能量的部件。葉片采用實(shí)心木質(zhì)葉片。這種葉片是用優(yōu)質(zhì)木材精心加工而成，其表面可以蒙上一層玻璃鋼[9]。
在本設(shè)計(jì)中槳葉材料選用落葉松作為內(nèi)部骨架，槳葉軸從左至右安裝零部件分別為：槳葉軸復(fù)位斜板、槳葉軸支撐軸承座、軸套、光軸、軸向固定螺母、墊片、加強(qiáng)鈑金、槳葉夾槽。
4.2 托架的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
托架是放置輪盤、主軸、增速器、發(fā)電機(jī)以及回轉(zhuǎn)體、滑環(huán)和剎車裝置等附件的。它分兩層上層為支撐輪盤、主軸、增速器、剎車裝置和發(fā)電機(jī)。下托板與回轉(zhuǎn)體上端面聯(lián)接，中間放置滑環(huán)和滑輪組件。 滑輪組件是把剎車裝置的鋼絲繩纏繞在滑輪上改變其方向令鋼絲繩與托板不能接觸。
5 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的其他元件的設(shè)計(jì)
5.1 剎車裝置的設(shè)計(jì)
由于機(jī)械維修以及意外情況的發(fā)生需要對(duì)風(fēng)輪機(jī)進(jìn)行剎車，所我們?cè)谠鏊倨鞲咚佥S側(cè)加裝一輪轂并在輪轂外安置剎車裝置通過(guò)拉拽鋼絲繩帶動(dòng)剎車帶使風(fēng)輪轉(zhuǎn)速降低直至停止。剎車帶的復(fù)位由彈簧套筒內(nèi)的彈簧來(lái)保證停止剎車后剎車皮與輪轂不在接觸。
滑環(huán)是在一絕緣圓筒外壁鑲嵌三到四個(gè)圓環(huán)并相應(yīng)放置電刷電刷的另一端連接發(fā)電機(jī)的輸出電線電纜，在絕緣圓筒內(nèi)引線一直通到地面的變電所。
6風(fēng)力發(fā)電機(jī)在設(shè)計(jì)中的3個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題
6.1空氣動(dòng)力學(xué)問(wèn)題
空氣動(dòng)力設(shè)計(jì)是風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)的基礎(chǔ)，它主要涉及下列問(wèn)題:一是風(fēng)場(chǎng)湍流模型，早期風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)采用簡(jiǎn)化風(fēng)場(chǎng)模型，對(duì)風(fēng)力機(jī)疲勞載荷和極端載荷的確定具有重要意義；另一是動(dòng)態(tài)氣動(dòng)模型。再一是新系列翼型。
6.2結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題
準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析是風(fēng)力機(jī)向更大、更柔和結(jié)構(gòu)更優(yōu)方向發(fā)展的關(guān)鍵。
6．3控制技術(shù)問(wèn)題
風(fēng)力機(jī)組的控制系統(tǒng)是一個(gè)綜合性的控制系統(tǒng)。隨著風(fēng)力機(jī)組由恒速定漿距
運(yùn)行發(fā)展到變速變漿距運(yùn)行，控制系統(tǒng)除了對(duì)機(jī)組進(jìn)行并網(wǎng)、脫網(wǎng)和調(diào)向控制外，還要對(duì)機(jī)組進(jìn)行轉(zhuǎn)速和功率的控制，以保證機(jī)組安全和跟蹤最佳運(yùn)行功率2.5。 在橫向力R的作用下底板鏈接接合面可能產(chǎn)生滑移，根據(jù)底板接合面不滑移條件，并考慮軸向力F∑對(duì)預(yù)緊力的影響，則各螺栓所需要的預(yù)緊力為:查得聯(lián)結(jié)接合面間的摩擦系數(shù)f=0.35，查得螺栓的相對(duì)連接剛度系數(shù) =0.2，取可靠性系數(shù) =1.2 ,則各螺栓所需要的預(yù)緊力為f*1.2*0.2。螺栓所受的總拉力──六片槳葉、槳葉軸與圓盤整體自重作用在主軸上的力N 。彈性柱銷聯(lián)軸器制造容易，耐久性好，安裝維護(hù)方便，傳遞轉(zhuǎn)矩大。為防止脫銷，柱銷兩端用螺栓固定了擋板。適用于軸向位移大，正、反轉(zhuǎn)或啟動(dòng)頻繁傳動(dòng)，因此選用彈性柱銷聯(lián)軸器。
7風(fēng)力發(fā)電機(jī)類型
根據(jù)定槳矩失速型風(fēng)機(jī)和變速恒頻變槳矩風(fēng)機(jī)的特點(diǎn),國(guó)內(nèi)目前發(fā)電機(jī)一般分為二類:
1．異步型
（1）籠型異步發(fā)電機(jī)；功率為600/125kW 750kW 800kW 12500kW
定子向電網(wǎng)輸送不同功率的50Hz交流電;
（2）繞線式雙饋異步發(fā)電機(jī)；功率為1500kW
定子向電網(wǎng)輸送50Hz交流電，轉(zhuǎn)子由變頻器控制，向電網(wǎng)間接輸送 有功或無(wú)功功率。
2．同步型
（1）永磁同步發(fā)電機(jī)；功率為750kW 1200kW 1500kW 由永磁體產(chǎn)生磁場(chǎng),定子輸出經(jīng)全功率整流逆變后向電網(wǎng)輸送50Hz交流電
（2）電勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī);由外接到轉(zhuǎn)子上的直流電流產(chǎn)生磁場(chǎng),定子輸出經(jīng)全功率整流逆變后向電網(wǎng)輸送50Hz交流電
根據(jù)葉片形式的不同，現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機(jī)分為以下兩類：
1．水平軸
世界上目前利用最多的形式，功率最大5MW左右。
2．垂直軸
21世紀(jì)初由中國(guó)、日本、歐洲幾乎同時(shí)發(fā)明的一種新型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，有別于最早的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)（達(dá)里厄型），效率高于水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，無(wú)噪音和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，維護(hù)簡(jiǎn)單。已成為歐美市場(chǎng)中小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的首選。世界上目前最大功率是由上海模斯電子設(shè)備有限公司（MUCE）生產(chǎn)的50千瓦垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，日本最大功率30千瓦，英美國(guó)家生產(chǎn)的功率在1千瓦到10千瓦之間。
最近，國(guó)內(nèi)外多家公司提出了建造超大型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的計(jì)劃（10MW），此項(xiàng)計(jì)劃得到落實(shí)后，由于成本遠(yuǎn)低于目前的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，必將逐步取代水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，成為世界新能源的主力軍！
8風(fēng)力發(fā)電機(jī)的選取標(biāo)準(zhǔn)
1．根據(jù)機(jī)械
負(fù)載性質(zhì)和生產(chǎn)工藝對(duì)發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)、調(diào)速等要求，選擇發(fā)電機(jī)的類型。
2．根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩、速度變化范圍和啟動(dòng)頻繁程度的要求
考慮發(fā)電機(jī)的溫升限制、過(guò)載能力和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，選擇發(fā)電機(jī)的功率，并確定冷卻通風(fēng)方式、所選電動(dòng)機(jī)的功率應(yīng)留有余量，負(fù)荷率一般取0.8 ，0.9。
3．根據(jù)使用場(chǎng)所的環(huán)境條件，
如溫度、濕度、灰塵、雨水、瓦斯以及腐蝕和易燃易爆氣體等考慮必要的保護(hù)方式，選擇發(fā)電的結(jié)構(gòu)形式。
4．根據(jù)企業(yè)的電網(wǎng)電壓標(biāo)準(zhǔn)對(duì)功率因數(shù)的要求
確定發(fā)電的電壓等級(jí)和類型。
5．根據(jù)生產(chǎn)進(jìn)行的最高轉(zhuǎn)速和對(duì)電力傳動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程性能的要求
以及進(jìn)行減速機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度，選擇發(fā)電機(jī)的額定功率
9風(fēng)力發(fā)電機(jī)對(duì)風(fēng)能以及其它的技術(shù)要求
9.1風(fēng)力發(fā)電機(jī)對(duì)風(fēng)能技術(shù)要求
大家對(duì)風(fēng)能的發(fā)展展現(xiàn)出了濃厚的興趣。伴隨著使用風(fēng)力發(fā)電機(jī)的熱潮，現(xiàn)在需要對(duì)電力動(dòng)態(tài)系統(tǒng)， 電力傳輸規(guī)劃的設(shè)計(jì)評(píng)估。本文的第一個(gè)目的是提出一個(gè)準(zhǔn)確的低階動(dòng)態(tài)模型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，它是 符合現(xiàn)代機(jī)電暫態(tài)模擬計(jì)算機(jī)程式的。 本文中，開發(fā)的模式著重于水平軸的風(fēng)力發(fā)電機(jī)， 或風(fēng)力機(jī)直接連到同步
網(wǎng)時(shí)采用異步發(fā)電機(jī)。 這其中還包含許多現(xiàn)代大型發(fā)電系統(tǒng)。 由于大型風(fēng)力裝置的構(gòu)建是由許多個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組成的，風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的建模是一個(gè)迫切的需求。因此， 本文的第二個(gè)目的是提供一種方法，它結(jié)合數(shù)個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)連接到一個(gè)電網(wǎng)上，然后通過(guò)一個(gè)共同模式整合成一個(gè)單一的等效模型。 風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要分為定速或變速。以最小單位，渦輪驅(qū)動(dòng)的感應(yīng)發(fā)電機(jī)為例，它是直接連接到電網(wǎng)上的。 渦輪轉(zhuǎn)速變化很小，那是由于陡坡的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的特性所制； 因此， 它被稱為定速系統(tǒng). 還有變速裝置，發(fā)電機(jī)連接到電網(wǎng)利用電力電子變換的技術(shù)使渦輪速度受到控制，以最大限度地表現(xiàn)出來(lái)(例如，電力的控制) 。 這兩種方法在風(fēng)力工業(yè)均非常普遍。
在本文中， 我們將目光集中在建模定速裝置和等效模擬幾個(gè)固定轉(zhuǎn)速風(fēng)力發(fā)電集成園。第一種典型的風(fēng)力機(jī)械頻率是在0至10赫茲范圍； 這也是各種機(jī)電振蕩的頻率。 因此，這涉及到機(jī)械振動(dòng)的風(fēng)力互動(dòng)學(xué)與機(jī)電動(dòng)力學(xué)。 這方面的例子參見本文。 因此，為了構(gòu)建一個(gè)精確的模型，風(fēng)力發(fā)電機(jī)可用于暫態(tài)穩(wěn)定的研究。 第一種渦輪機(jī)械動(dòng)力學(xué)必須能準(zhǔn)確的代表模型。這里的風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型建出了導(dǎo)電模型，減少了一個(gè)詳細(xì)的650階有限元模型的一個(gè)典型的橫向軸。 氣動(dòng)力和機(jī)械動(dòng)力的減少與非線性四階雙渦輪慣性模型相結(jié)合生成了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)電機(jī)模型. 模擬計(jì)算表明了模型的精確性。幾個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)連接到傳輸系統(tǒng)上通過(guò)一個(gè)單一的模型建模，因?yàn)槊總�(gè)渦輪暫態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)都過(guò)于繁瑣， 我們的目的是整和風(fēng)力發(fā)電園成為相當(dāng)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型的極小系統(tǒng)。我們對(duì)等價(jià)建模的風(fēng)園涉及到把所有渦輪以同樣的機(jī)械固有頻率整和成單一當(dāng)量的渦輪機(jī)。模擬結(jié)果表明，這種方法能夠提供準(zhǔn)確的結(jié)果。
9.2風(fēng)力發(fā)電機(jī)建模的技術(shù)是暫態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)
模擬結(jié)果表明，固定頻率的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要集中在以下兩個(gè)主要方法。第一種方式是把汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子作為一個(gè)單一的慣性體從而忽略系統(tǒng)的機(jī)械固有頻率。 第二種方式是把渦輪葉片和樞紐之一的慣性體接上發(fā)電機(jī)加上一個(gè)彈簧 。 在所有這些論文中，彈簧剛度的計(jì)算是從系統(tǒng)的主要部分中提取的。我們的研究顯示，較第一型機(jī)械頻率來(lái)說(shuō)第二型才是至關(guān)重要的一個(gè)精確的模型. 有限元分析表明，第一類動(dòng)力的變化主要是因?yàn)殪`活的渦輪葉片不夠精確。 根據(jù)建模方法的算法，我們得知的主要事實(shí)是，小而靈活的機(jī)械部件是渦輪上的刀片。 結(jié)果集中表明了幾個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)和降階風(fēng)園模型的類型和與類型相結(jié)合的方法。這些模型中的大部分都采用動(dòng)量理論來(lái)計(jì)算氣動(dòng)力。我們對(duì)發(fā)展渦輪動(dòng)力的一個(gè)降階模型為出發(fā)點(diǎn)，把所有機(jī)械和氣動(dòng)渦輪機(jī)動(dòng)態(tài)效果以高度詳細(xì)的用機(jī)電射程的形式表示出來(lái)。 在這個(gè)還原過(guò)程中，是以消費(fèi)者的角度來(lái)分析渦輪軸驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的。目的是為了準(zhǔn)確反映軸轉(zhuǎn)速和扭矩特性與最小模型的秩序和復(fù)雜性。 數(shù)值調(diào)查表明，機(jī)械氣動(dòng)和機(jī)械效應(yīng)的一個(gè)例子所展現(xiàn)的測(cè)試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了有限元建模環(huán)境。該系統(tǒng)是一種新興的橫向風(fēng)軸機(jī)床，包括三個(gè)31.7米葉片，葉片的一套點(diǎn)俯仰角度為2.6 ， 一個(gè)82.5米的主軸，它們的額定功率為18.2 - RPM和
1.5兆瓦，在15米/秒的風(fēng)速條件下. 汽輪機(jī)是透過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的異步發(fā)電機(jī)模型直接連接到60赫茲的機(jī)械。 它還利用ADAMS有限元軟件(來(lái)自機(jī)械動(dòng)力學(xué) 公司) ，加上毫微克(即由國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室)軟件進(jìn)行模擬。 這兩個(gè)軟件一起被稱為亞當(dāng)斯. 所有參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)的模型研制出一個(gè)現(xiàn)實(shí)的大型機(jī)器。 整個(gè)系統(tǒng)包含325個(gè)自由度，包括非常詳細(xì)地模擬動(dòng)力和外部作用力。 由于機(jī)械設(shè)計(jì)中的大多數(shù)水平軸風(fēng)力渦輪機(jī)極為相似， 結(jié)果使該方法的適用面廣。 研究者在用亞
當(dāng)斯/分?jǐn)?shù)制進(jìn)行了研究以后，還廣泛接觸了以一個(gè)制動(dòng)脈沖對(duì)該系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)的研究方法。為了模仿長(zhǎng)達(dá)0.1毫米的三相短路，發(fā)電機(jī)軸對(duì)電路的混亂反應(yīng)進(jìn)行了分析。 系統(tǒng)的反應(yīng)是一個(gè)阻尼振蕩的過(guò)程。 詳細(xì)的擬態(tài)分析表明，系統(tǒng)的振蕩是由于外層部分的葉片振動(dòng)對(duì)兩者的內(nèi)在部位的葉片的作用。這樣的結(jié)果是很典型的.現(xiàn)代風(fēng)力渦輪葉片非常大，有彈性，而且往往顫動(dòng)。1表明，它主要包含4 Hz分量。這也是典型的大型渦輪機(jī)， 它通常有第一型機(jī)械自然頻率在0至10赫茲范圍內(nèi)。因?yàn)檫@個(gè)范圍也是典型的機(jī)電振蕩頻率范圍， 這還是風(fēng)力渦輪機(jī)的關(guān)鍵頻率范圍。而研究者會(huì)傾向于研究機(jī)電振蕩的頻率。 模態(tài)的第一振蕩模式會(huì)產(chǎn)生一系列的主導(dǎo)反應(yīng)。一個(gè)典型的系統(tǒng)，內(nèi)部慣性主導(dǎo)地位取決于葉根和發(fā)電機(jī)的慣性量.許多研究者都推斷整個(gè)渦輪機(jī)和發(fā)電機(jī)成為一個(gè)單一的惰性體從而忽略第一機(jī)械型動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的作用。別人都認(rèn)同第一動(dòng)態(tài)模式，但不認(rèn)同模式葉片彈性模式.相反，這些作者都假設(shè)葉片是一個(gè)慣性體而把模型渦輪軸作為一個(gè)彈簧體. 但是，在一個(gè)典型的系統(tǒng)中，軸上的刀片相比其他元件來(lái)說(shuō)靈活得多. 我們的研究表明，第一機(jī)械模式的葉片可以與豎軸作為一個(gè)剛體. 我們的研究還表明，正確建模是研究力學(xué)的關(guān)鍵，以獲取準(zhǔn)確的瞬態(tài)仿真結(jié)果.
9.3風(fēng)力電動(dòng)機(jī)技術(shù)之間的能量轉(zhuǎn)換
因?yàn)橹饕M成部分能量是短暫的，那是由于汽輪機(jī)的慣性能量的影響， 而且失速型風(fēng)力渦輪機(jī)可準(zhǔn)確模擬這種方式. 乙發(fā)電機(jī)模型中的標(biāo)準(zhǔn)做法是行之有效的建模發(fā)生器.標(biāo)準(zhǔn)而詳細(xì)的兩軸感應(yīng)機(jī)模型是用來(lái)代表異步發(fā)電機(jī)的.由此方程可知，凡是暫態(tài)開路的時(shí)間常數(shù)，滑移速度，都是同步的電抗，還是暫態(tài)電抗.而且并在D軸和q軸定子電壓中， 并在D軸和Q軸的每單位定子電流中. 轉(zhuǎn)矩的計(jì)算是從定子電流的計(jì)算中得到的，是通過(guò)發(fā)電機(jī)模型參數(shù)計(jì)算出的相關(guān)參數(shù)。
風(fēng)園造型中的風(fēng)園分為幾個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)連接到傳輸系統(tǒng)中整和為一個(gè)單一的系統(tǒng).這需要建模，因?yàn)槊總�(gè)渦輪暫態(tài)穩(wěn)定，可過(guò)于繁瑣.我們的目標(biāo)是整和風(fēng)園成為一套最起碼的等效模型.等價(jià)建模風(fēng)園涉及到把所有渦輪以同樣的機(jī)械固有頻率成一個(gè)單一相當(dāng)于渦輪機(jī)的系統(tǒng). 每個(gè)這些等效的渦輪然后連接到異步發(fā)電機(jī)上.甲相當(dāng)于水輪機(jī)模型的前提，我們的做法是: 因?yàn)檩啓C(jī)都離不開一個(gè)共同的系統(tǒng)，每個(gè)渦輪也受到了同樣的干擾力矩. 因此，渦輪機(jī)的性能相似于震蕩階段.因此渦輪可合并為一個(gè)平行的機(jī)械組合.模態(tài)分析風(fēng)力公園系統(tǒng)支持這個(gè)假說(shuō)。 考慮要予以合并的渦輪相同的自然頻率機(jī)械，那么等于渦輪建模方程中，彈簧和阻尼條件汽輪機(jī)分別是慣性體。渦輪得到的風(fēng)力矩是利用，并迫使水輪機(jī)具有相同輸出功率為渦輪的總和，是機(jī)組的功率系數(shù)為渦輪機(jī). 乙相當(dāng)于發(fā)電機(jī)模型用異步發(fā)電機(jī)參數(shù)的納加權(quán)平均法來(lái)進(jìn)行計(jì)算.用此方法，相當(dāng)于機(jī)床參數(shù)和計(jì)算，以加權(quán)平均納每一科的異步電機(jī)等效 H/c。
10 風(fēng)力發(fā)電機(jī)在現(xiàn)實(shí)中的使用范例
在風(fēng)速12米/秒的情況下進(jìn)行的測(cè)試.該系統(tǒng)還設(shè)有四個(gè)同步發(fā)電機(jī). 每個(gè)同步發(fā)電機(jī)配備了調(diào)速器和勵(lì)磁系統(tǒng).瞬態(tài)標(biāo)準(zhǔn)模型是隨著勵(lì)磁和調(diào)速用于同步發(fā)電機(jī)的模型.下列所有模擬執(zhí)行了修改版的電力系統(tǒng)測(cè)試. 電力系統(tǒng)的工具箱作了修改以允許模擬風(fēng)力發(fā)電機(jī)的情況.8風(fēng)力發(fā)電機(jī)組顯示出的兩個(gè)混亂的組成造型. 在系統(tǒng)15日之后開放路線的循環(huán)故障. 研究者分析的雙渦輪慣性反應(yīng)表明兩種模式的振蕩:一塊4.5赫茲模式和一個(gè)2.0赫茲的模式. 4.5 -赫茲模式，是機(jī)械方式的汽輪機(jī)和2.0赫茲模式是機(jī)電模式的汽輪機(jī). 類似的分析中的一個(gè)
慣性反應(yīng)表明只有一個(gè)模式，在240赫茲范圍內(nèi).它是一種機(jī)電模式.由于失誤， 單一慣性系統(tǒng)圖在第一搖擺區(qū)間出現(xiàn)了振蕩反應(yīng).電力工程師可能會(huì)得出不同的結(jié)論，不同的瞬態(tài)系統(tǒng)和小信號(hào)穩(wěn)定性能的系統(tǒng). 一個(gè)慣性反應(yīng)表明，一個(gè)穩(wěn)定的系統(tǒng)，以較低的首擺動(dòng)偏差和高振蕩阻尼這樣的形式運(yùn)動(dòng)會(huì)更穩(wěn)定.如其他的例子證明的情況下，單一的慣性反應(yīng)，發(fā)生在穩(wěn)定和更精確的雙慣性反應(yīng)之間時(shí)是不穩(wěn)定的.這個(gè)例子表明了等效風(fēng)園的等效建模方法.兩個(gè)慣性與一個(gè)慣性渦輪響應(yīng). 實(shí)際運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)，以從17日至16日為例子.21個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)每接到一個(gè)系統(tǒng)里后，17日就通過(guò)一項(xiàng)簡(jiǎn)短的輸電線路整和成一個(gè)系統(tǒng). 所有風(fēng)力發(fā)電機(jī)是相同的雙慣性系統(tǒng).通過(guò)建模兩例進(jìn)行比較，首宗案件是一個(gè)具體的模型，每個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)在該風(fēng)園都是仿制的個(gè)體； 這實(shí)際上形成了126階模式的風(fēng)園.今年在頭前7個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)下，風(fēng)速14米/秒，并通過(guò)一條長(zhǎng)1公里的配電線路接到系統(tǒng)17路. 第二組七個(gè)所帶動(dòng)的風(fēng)速為11米/秒，并通過(guò) 2公里的配電線路接連到系統(tǒng)17日.對(duì)第二個(gè)例子，風(fēng)園是仿制單一相當(dāng)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的使用方法中的第五節(jié)( 6階模型)顯示出了風(fēng)園實(shí)際運(yùn)行能力.從3中可以看出，等效模型非常準(zhǔn)確地代表了詳細(xì)的一個(gè)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng).其它仿真案件也證明這是正確的做法.我們比較兩個(gè)慣性降階汽輪機(jī)的響應(yīng).根據(jù)有限元模型，慣性模式的每種模式，然后連接到通過(guò)一個(gè)感應(yīng)發(fā)電機(jī).響應(yīng)的有限元模型是列圖.1. 5慣性模式再現(xiàn)了每個(gè)葉片邊緣和瓣彈簧減震器； 在代表低速軸彈簧剛度特性中和氣動(dòng)模型采用渦輪力理論.慣性模式也包含了離心力，重力和科里奧利效應(yīng).推導(dǎo)的五個(gè)型號(hào)慣性載荷如第三節(jié)敘述的水輪機(jī)性能.它直接透過(guò)1.68兆瓦的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)連接到60赫茲.兩個(gè)慣性降階模型整和成一個(gè)6階模型，而有限元模型大約有650階 ，而五年慣性模式是18秩序.可以看出，兩個(gè)慣性降階模型密切配合的高度詳細(xì)的有限元及五慣性模式.在這個(gè)例子中， 我們展示靈敏度的雙氣輪機(jī)模式而選擇的葉片斷裂點(diǎn).6. 相同的模型中50%的突破點(diǎn)位葉片彈簧為中心的葉片半徑上.在例子1 .這種反應(yīng)是比較了43%斷點(diǎn)和56%的突破點(diǎn). 百分比顯示的位置，從沿葉片半徑樞紐葉片彈簧放置的位置中，反應(yīng)的分歧也相當(dāng)大，值得仔細(xì)挑選的是葉片斷裂點(diǎn)。
我國(guó)雖然是利用風(fēng)力進(jìn)行發(fā)電的最早的國(guó)家之一，但在其應(yīng)用技術(shù)以及應(yīng)用范圍上的發(fā)展卻不容樂(lè)觀。從現(xiàn)在開始，大力開展風(fēng)力發(fā)電事業(yè)，我國(guó)未來(lái)的風(fēng)力發(fā)電的前景是很有希望的，雖然國(guó)外的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)已比較成熟，但我們應(yīng)大力開展自主研發(fā)。
本文根據(jù)我國(guó)現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電的基本理論，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪，主軸，回轉(zhuǎn)體和剎車裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì).根據(jù)實(shí)際工況要求和相關(guān)的設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)中的重要元件進(jìn)行了校和.其中，風(fēng)輪是重點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)的元件.風(fēng)輪的結(jié)構(gòu)包括槳葉，槳葉軸，圓盤及其上面的其他元件。通過(guò)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使它基本實(shí)現(xiàn)了風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能。這就使自然風(fēng)為我們?nèi)祟愃?本文所設(shè)計(jì)的裝置基本能保證五千瓦的功率輸出，但設(shè)計(jì)過(guò)程中也會(huì)因?yàn)榭紤]的不全面而使功率損失掉一部分，這些還需要進(jìn)一步進(jìn)行研究。
通過(guò)此次長(zhǎng)達(dá)幾個(gè)月時(shí)間的畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我大學(xué)最后的生活充實(shí)而充滿挑戰(zhàn)性，其中很多問(wèn)題是在次前沒(méi)有遇到過(guò)的，當(dāng)我解決不了的時(shí)候，第一想到的是我們的老師，而他總是很耐心的給我們講解，所以在這里首先要感謝的是老師，他本身教學(xué)任務(wù)繁重，還要指導(dǎo)我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)，有時(shí)候連一個(gè)基本的中午休息時(shí)間都沒(méi)有，對(duì)此我們感激不盡，相信即使大學(xué)畢業(yè)了也不會(huì)忘記他曾經(jīng)給予的幫助；第二還要感謝同學(xué)，有的時(shí)候問(wèn)題很棘手，我就會(huì)找同學(xué)討論，感謝他們?cè)谶@中間給予的幫助
大學(xué)生活即將結(jié)束，通過(guò)這次設(shè)計(jì)又將大學(xué)里所學(xué)的知識(shí)統(tǒng)統(tǒng)拿出來(lái)用了一遍，用知識(shí)去解決問(wèn)題，我想即使以后走入社會(huì)也不懼任何困難。
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