风速要求较为严格，因此在应用中收到了很大的限制。故，直轴风力发电机不适用于小型风力发电系统。 轮轴与地面相平行的风力机称为水平轴风力机，水平轴风力机是目前应用最普及的一种风力机。该风力机的叶片通常为3~6片，叶片形同翼形。水平轴风力机启动力矩小，具有风能利用效率高的特点，因此能够充分利用低风速段的风能。 对两种风力机的特点进行综合比较分析，垂直轴风力机运行时产生的噪音小，不需要调速装置，机械结构简单，风轮叶片使用寿命长，但启动力矩大不能有效利用低风速段的风能；水平轴风力机启动力矩小，对风速要求低，适用于各风速段的场所，因此可以充分利用低风速段的风能。为了满足本系统提高能量转换效率的目的，充分利用低风速段的风能，本系统采用水平轴风力机。风力机气动理论是 1926 年有德国科学家贝兹提出的，根据贝兹气动理论的假设：理想的叶轮；均匀的气流；气流始终在叶轮轴线上。 由空气动力学知识可知，风力机只能从风能中获取部分能量，由气流冲量原理可知，叶轮受到的轴向推力为：F =m(V1-V2) m=pSV，为单位时间内的流量质量。 叶轮单位时间内吸收的风能——叶轮吸收的功率为： 根据动能定理基本公式： 单位时间内气流的功率为： 在叶轮前后，单位时间内气流的动能改变量为： 此即为气流穿越叶轮时，被叶轮吸收的功率，因此： 整理得： 即穿越叶轮的风速为叶轮远前方与远后方风速的均值。 因此叶轮吸收的功率为： 发电机是系统的重要组成部分，其性能直接决定风了电转换效率以及电能的质量等。永磁同步发电机、同步励磁感应发电机、双馈异步发电机等是风力发电系统中常用的发电机。 永磁同步发电机的转子部分为永磁结构，不需要额外提供励磁电源，降低了制造成本，简化了运行维护，提高了发电效率。综合考虑小型风力发电系统的特点以及永磁同步发电机的性能，本系统采用永磁同步发电机。直驱式风力发电机省去了变速装置，提高了能量转换效率，减少了系统噪音，系统的可靠性得到了提高。因此本系统采用直驱式永磁同步发电机。 三、毕业设计提交的成果 1、 开题报告（不少于3000字）； 2、设计说明书（不少于80也，约30000字左右）； 3、系统原理图（1#图），总体方案设计及硬件配置图（1#图），程序流程图（2#图）； 4、中英文摘要（中文摘要约200字，3~5个关键词） 5、论文简介 6、外文资料翻译（约5000汉子） 四、毕业设计的主要文献和技术资料 [1] 二十一世纪呼唤绿色能源.世界环境，2004（4）:28~31 [2] 金鑫.风力发电机组系统建模与仿真研究：[博士学位论文]，重庆；重庆大学，2007 [3]F.B.ELDRIDEG.Wind Machine.Nationl Science Foundation Research ，Washington，1975. [4]Y.L.Shefer Wind Powered Machines Leokanner Associates Redwood CityCalifornia，1974. [5]J.Park&D.Schind Wind Power for Farms，Homes，and small IndustryNielsen Engeneering and reseach，Inc Moun tain View.AC，1987. [6]Ralls K J.The Growth of Power Electronics in Electronic PowerTransmission System.Power Eng.Journal，1995（2）. [7]王长贵，王淳等编.小型新能源和可再生能源发电系统建设与管理.北京：中国电力出版社，2004 [8]江晓林.小型风力发电系统及其控制技术的研究：[硕士学位论文]，华北电力大学，2008 [9]施琴.小型独立风力发电系统的研究：[硕士学位论文]，江苏大学，2010 [10]中国可再生能源学会风能专业委员. 2011 年中国风电装机容量统计，2012.3 [11]卞松江，潘再平，贺益康. 风力机特性的直流电机模拟.太阳能技术.2003,24(3):360~364 [12]郑康，潘再平.变速恒频风力发电系统中的风力机模拟.机电工程，2003.20(6). [13]杨俊华,吴捷,杨金明,杨苹.风力发电系统中的最优控制策略综述:微特电机.2004,(3):39～42 [14] 吴双群，赵丹平.风力机空气动力学，北京大学出版社.2011 [15] 傅诚，陈鸣沈玉，等.基于输出参数的光伏电池最大功率点控制.电工技术学报,2007,22(02)：148~152 [16] 王兆安，黄俊.电力电子技术.：103~104 指 导 教 师 意 见 指导教师签字___________
年 月 日
图1发电系统结构图
