风力发电机偏航与变桨距系统设计开题报告

《风力发电机偏航与变桨距系统设计开题报告》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、本科生毕业设计（论文）开题报告论文题目：风力发电机偏航与变桨距系统设计学院：机械工程学院专业班级：机械设计制造及其自动化0702班学生姓名：吕鹏学号：070103017指导教师：陈长征开题时间：2011年3月21日一．毕业设计（论文）课题的目的、意义、国内外现状及发展趋势1.1课题目的通过到相关企业调研风力发电机偏航与变桨距系统设计的原理及相关资料，使得学生掌握风力发电机偏航与变桨距系统的工作原理与风力发电机偏航与变桨距系统设计的方法。在完成本课题设计的同时，提高学生查阅资料、分析问题及解决问题的能力。1.2课题意义：随着石油

2、、天然气、煤炭等传统化石燃料的枯竭及其燃烧造成的环境污染，作为可再生能源的风能的开发和利用具有十分重要的意义。风力发电事业正是在这些常规能源告急和生态环境恶化的双重压力下，开始蓬勃发展的。大力发展风电事业，不但可以解决能源危机问题，而且对全球生态环境的改善也大有裨益。我国风能资源丰富，这十几年来，对风能资源状况作了深入的勘测调查，陆上可开发利用的风能资源总量为2.53亿千瓦;加上近海(15米深的浅海地带)的风能资源，全国可开发风能资源估计在10亿千瓦以上。资源分布也很广，在东南沿海、山东、辽宁沿海及其岛屿年平均风速达到6-9米

3、／秒，内陆地区如内蒙古北部，甘肃、新疆北部以及松花江下游也属于风资源丰富区，在这些地区均有很好的开发利用条件。但是，从我国的能源结构来看，截至2005年底，全国发电设备容量为51，718.48万千瓦，同比增长16.91%。其中，水电约占总容量22.7%，火电约占总量75.67%，核电占总量1.32%，风电总量0.2%，可见风电设备装机容量所占比例还相当低。风力发电，作为当前我国可再生能源重要组成部分，已被列入“十一五”期间科学发展的重要战略。一些不利因素在于与国际风电行业的发展水平还有很大差距，国内的风电设备主要依靠进口，对外

4、依赖性强。虽然在引进国外机组建立风电场的同时，我国的风机技术研发也取得了一定的成果。然而风力发电机组电动变桨距控制系统的研发就一直是其中手的问题，许多关键核心技术我们还不掌握，这导致了可再生能源难以推广。1.3国内外研究现状及趋势1.3.1偏航系统研究现状及趋势偏航系统可分为主动偏航系统和被动偏航系统。被动偏航系统不需另设动力驱动机构,而是通过机械机构或尾舵等装置的作用利用风能使叶轮始终对准风向。这种结构成本低,制造维护方便,但一般只适合在非并网小型风电机组中使用。主动偏航系统设有偏航驱动电动机,通过传动机构使叶轮联同机舱共同

5、绕塔架的轴心线旋转一定角度,实现对风功能。同时由于风机在维护检修时有降低叶轮风载,保证施工安全的要求;以及在实现对风的同时要求发电机输出动力的电缆避免过大扭转和缠绕,因此偏航系统就必须承担减载及解缆任务。目前的水平轴大型并网风力发电机组全部都采用主动偏航系统。由于偏航系统的设计及运行质量直接影响风机的正常运行,因而引起风机设计制造领域的高度重视。1.1.1变桨距系统研究现状及趋势变桨距是指借助动力系统和控制技术，通过改变安装在大型风力发电机轮毂上的叶片的桨距角大小，来改变叶片的气动特性，从而使整机和桨叶的受力状况大大改善。通过

6、对比变桨距风力发电机组与定桨距风力发电机组的运行，得出变桨距风力发电机组有在额定功率点以上功率输出平稳的优点。并且变桨距风机具有控制灵活、承受机械应力小等优点，从而成为风电系统的发展趋势之一。目前世界市场上风电机主要的调节技术分为：变桨距调节风电机技术（Pitchregulation）、定桨距调节风电机技术（Stallregulation）、主动定桨距调节技术(Activeregulation)。我国仅掌握定桨距调节的风电机技术，定桨距调节风机的容量可以扩大到750kw，但是对变桨距技术却没有作出深入研究。所以，我国的风电机技

7、术开发仍然处于比较低的水平。目前国外变桨距机构主要应用于MW级以上的大型风力发电机上，多采用两种方案:液压执行机构和电机执行机构。从驱动控制形式上可分为一个液压缸推动三片桨叶同步运行的结构形式;三个液压缸分别驱动三片桨叶的驱动形式和采用三个电动机通过减速器分别驱动三片桨叶的驱动形式。且都已应用到2.5到6MW风力发电机上。液压执行机构具有响应频率快、扭矩大、便于集中布置和集成化程度高等优点，它特别适合于大型风力机的场合;而电机执行机构以其结构简单、能对桨叶进行单独控制，越来越多地应用于风力发电机组。然而，风机桨叶强非线性的空气

8、动力学特性、系统参数的不确定性给此类系统的控制部分带来了困难。现代风力发电机技术面临的主要挑战在于如何进一步降低成本、提高效率、增加强度这三方面。由于变桨距调速方式和变速恒频技术，可以随着风力发电机机的单机容量的不断增大，在额定风速下就能提高捕获风能效率，从而获得最佳能量输出