风力发电机组偏航控制系统设计毕业论文.docx

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1、风力发电机组偏航控制系统设计毕业论文目录1绪论11.1 课题的背景和意义11.2 世界风力发电的发电21.3 国内风力发电的发展1.4 本课题主要任务32风力发电机组系统构成及功能简介概述42.1 风力发电机的分类42.2 现代风机42.3.1 风力机桨叶系统52.3.2 风力机齿轮箱系统62.3.3 11L62.3.4 72.3.5 解缆装置72.3.6 刹车系统82.3.7 塔架82.3.8 S3偏航控制系统组成和原理103.1 St H 勺 103.2 偏航控制机构103.2.1 风向传感器103.2.2 偏航控制器123.2.3 解缆传感器123.3.1 偏航轴承133.3.2 偏航驱

2、动装置143.3.3 偏航制动器153.4 彳g3tH勺R匕 163.4.1 由 0月匕 163.4.2 偏航控制原理174偏航控制系统设计及结果分析194.1 Vb结构和功能194.1.1 Visual basic6.0 简介:4.1.2 Visual Basic6.0 的开发环境194.1.3 VB主要功能和特点： 204.2 偏航过程204.3 控制软件流程图214.4 Vb编程设计254.5 结论与分析26结束语28致谢29参考文献30新调大学科学技术学院毕业论文(设评)1绪论1.1 课题的背景和意义随着人类社会发展的历史与能源的开发和利用水平密切相关，每一次新型能源的开发都使人类经济

3、的发展产生一次飞跃。在我们进入21世纪的今天，世界能源结构也正在孕育着重大的转变，即由矿物能源系统向以可再生能源为基础的可持续能源系统转变。所谓可再生能源就是取之不尽、用之不竭、与人类共存的能源。它包括太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能等。在这众多的可再生能源中，目前发展最快、商业化最广泛、经济上最适用的，当数风力发电。风能是一种干净的可再生能源。太阳辐射对地球表面的不均匀性加热是风的主要成因。空气从高气压区向低气压区流动就产生了风。地球自转、公转的影响和地形、地貌的差异，加剧了空气流量和流向的变化，造成风速和风向的变化。地球上大约有2%的太阳能被转化成风能。风力发电作为一种新的、安全可靠

4、的洁净能源，其优越性为越来越多的人所认识。风力发电的优越性可归纳为五点：(1)风力发电是一种洁净的自然能源。风能在转换成电能的过程中，只降低了气流的速度，没有给大气造成任何污染。风电没有常规能源及核电对环境造成的污染问题。核电的放射性废料仍是一个较难解决的问题。(2)风力发电技术不断进步，单机容量逐步增大，产品质量得到改善，可用率达到98%以上，是一种安全可靠的能源。(3)由于技术进步和产品批量增加，风力发电的经济性口益提高，风电成本持续下降，风力发电的成本己接近煤电，低于油电和核电。若考虑煤电的环境污染和交通安全等问题，风电的经济性优于煤电。(4)风力发电场建设周期短。单台风力发电机组安装仅

5、需几个星期，可多台同时安装，互不干扰。建设一个风力发电场，从土建、安装到投产，只需半年至一年时间；而煤电、核电的建设需要二至十年。(5)风力发电占地面积少。塔筒与监控、变电建筑仅占风电场约1%的土地,其余99%的场地可供农、林、牧使用。由此可见，风力发电具有较好的经济效益和社会效益，风力发电技术的发展受到世界各国政府的高度重视。自从20世纪80年代现代并网风力发电机组问世以来，随着桨叶空气动力学、计算机技术、控制技术、发电机技术和新材料的发展，风力发电技术的发展极为迅速，单机容量从最初的数十千瓦级发展到最近进入风电场的兆瓦级机组；功率控制方式从定桨距失速控制向全桨叶变距和变速控制发展;运行可靠

6、性从20世纪80年代初的50%提高到98%以上;并且在风电场运行的风力发电机组全部可以实现集中控制和远程控制;风电场发展空间更加广阔，已从内陆移到海上。风电的迅猛发展已经形成了规模巨大的产业，因此它还可带动一批相关产业和产品的发展，对促进国民经济的发展具有重要的意义。新疆大学科学技术学院毕业论文(设计)1.2 世界风力发电的发电根据全国风能理事会（GWEC）发布的全球风电市场装机数据，2011年，全球新增风电装机达到237669MW。这一数据表明全球累计装机实现了 21%的年增长，新装数据达到6%。到目前为止，全球75个过国家有商业运营的风电装机，其中22个国家的装机容量超过1000MW。19

7、962011年全球风电发展情况如图1-1和图1-2O图1-11996-2011年全球风电每年新增装机容量250000200000150000100000500000i7/nn239006100 7600 10200136001740059091如。管2376691996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011图1-21996-2011年全球风电每年累计装机容量1.3 国内风力发电的发展风电行业在2011年仍然保持了较快的发展，根据不完全统计,截止到2011年12月末，中国风电累计装机容

8、量达6580.21万千瓦（包括已经并网发电和等待并网发电），分布在31个省、直辖市、自治区和特别行政区。其中，广州和200018001600140012001QO080060040020。0四川在2011年填补了无风电的空白。累计风电装机超过20()万千瓦的省级地区有10个，其中内蒙古风电装机容量以1853.63万千瓦位居第一，河北与甘肃分别位居第二和第三。累计风电装机容量前10位省级地区的合计装机容量达到5671.45万千瓦，占全国累计风电装机容量的86.19%如图1-3。758. 250617.64504. 35 $弓a *fln riH7 3-5 262 46 236.34 225IL

9、11 Fl n nn内蒙古 河北 甘肃 辽宁 山东 黑龙江宙林 新疆 宁夏 山西省级地区名称图1-3 2011年底中国升级地区累计风电装机容量前十位“十二五”期间将是中国风电发展的重要时期，中国风电在此期间将会取得重要的发展，中国政府还将出台一些促进风电发展的政策，促进风电健康、可持续发展。如果国家政府没有出现重大调整，根据市场发展预测，到2015年末中国风电累计装机容量将超过1.3亿千瓦，年平均增长将达到18()()万千瓦。1.4本课题主要任务偏航系统是风力发电机组特有的，它主要有两个功能：一是使风轮跟踪变化稳定的风向；二是当风力发电机组由于偏航作用，机舱内引线的电缆发生缠绕时，自动解缆。本

10、课题是在了解风力发电机组基本组成和功能的前提下，进一步的理解风力发电机偏航控制系统的一些基本机构和功能，了解简单的偏航控制流程，并利用visual basic6.0完成编制J风机偏航控制的简易程序。52风力发电机组系统构成及功能简介概述2.1 风力发电机的分类目前投入商业运行的并网风力发电机组可分为定桨定速型和变桨变速型两大类，主要采用笼式异步发电机、双馈异步发电机和永磁同步发电机三种发电机。如图2.1风机分类。定桨定速式（鼠哭电扪定桨变速式（双雕机）直鼠（祓同步电梯图2-1风机分类2.2 现代风机现代风机为了解决风力发电机发出的电时有时无，电压和频率不稳定的问题，增加了齿轮箱、偏航系统、液压

11、系统、刹车系统和控制系统等，现代风机的示意如图22。图2-2现代风力发电机的系统构成新疆大学科学技术学院毕业论文（设计）2.3 风力发电机系统组成部分简介目前研究最多的也是双馈感应风力机系统，与传统的恒速恒频风力发电系统相比，采用双馈电机的变速恒频风力发电系统具有风能利用系数高，能吸收由风速突变所产生的能量波动以避免主轴及传动机构承受过大的扭矩和应力，以及可以改善系统的功率因数等但无论那种结构形式，风力发电机系统基本包括以下几个组成部分：风力机桨叶系统，齿轮箱系统，发电机系统，控制系统,偏航系统，刹车系统等。O超声波风任题器。难修用吊车带变弱器的VWP顶部疙制器发电机O斜角调节液压缸e油/水冷

12、却器。齿轮箝。主轴。斜角调节不、统叶片钝壳叶片轴承，叶片0凤轮也定浜统液压卸单元9比矩筲机舱底座碟式机减制动器O偏肮齿轮复合型震式谓合器机组构造图2-3风力发电机组结构总图2.3.1 风力机桨叶系统风轮是吸收风能并将其转换成机械能的部件，风以一定的速度和攻角作用在桨叶上，使桨叶产生旋转力矩而转动，将风能转变为机械能，进而通过增速器驱动发电机。对于定桨距系统，其桨叶与轮毂的连接是固定的，即当风速变化时，桨叶的迎风角度不能随之改变。这一特点，给定桨距风力发电机组提出了两个必须要解决的问题，一是当风速高于风轮额定风速时，桨叶必须能够自动地将功率限制在额定值附近，因为风力机上所有材料的物理性能是有限度

13、的。称桨叶的这一特性为自动失速性能。二是运行中的风力发电机组在突然失去电网的情加下，桨叶自身必须具备制动能力，使风力发电机组能够在大风情况下安全停机。为解决这样的问题，制造商家通过改善叶轮的制造材料，采用加强玻璃塑料、碳纤维强化塑料、钢和铝合成。另外在桨叶尖部安装叶尖扰流器，在需要制动时打开。由于叶尖部分处于距离轴的最远点，整个叶片作为一个长的杠杆，扰流器产生的气动阻力相当高，足以使风力机在几乎没有任何磨损的情况下迅速减速，这一过程即是桨叶空气动力刹车。对于变桨距系统，叶片用可转动的轴安装在轮毂上，轮毂上安装的几个叶片可同步转动以改变叶片的安装角，即同步改变叶片的迎角以满足不同的风速条件下风力发电机得到最大功率。随着风力机单机容量的不断增加，风力机发电效率和可靠性的不断改善，大中型风力机的叶