10. 15 湖南电气职业技术学院毕业设计 摘要 风能作为一种清洁的可再生能源越来越受到人们的重视，风力发电也逐渐成为了时下的朝阳产业。本论文详细阐明了小型独立风力发电系统的设计方案，对风力发电机组的结构和电能的变换及继电控制电路做了深入的研究。
本文提出的解决方案为，风力发电机组带动单相交流发电机，然后通过AC—DC—AC变换为用户需要的标准交流电，并且考虑到风力的不稳定性，在系统中并入蓄电池组，通过控制电路的监控实现系统的控制，保证系统在风能充足时可蓄能，在风能不充足时亦可为负载供电。系统的运行状况采用继电控制电路监控和切换。
本论文的重点在于继点控制电路的设计，并对各种不同风力情况下系统的运行状况进行了全面而严谨的分析，最后电气控制部分进行了系统仿真。
关键词：风力发电机组；整流——逆变；继电控制
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10. 15 湖南电气职业技术学院毕业设计 目 录 摘要............................................................................................................................................ 1 目 录........................................................................................................................................ 2 引 言........................................................................................................................................ 4 第一章 绪论.............................................................................................................................. 5 1.1 风力发电概述 ..................................................................................................................... 5
1.1.1 风力发电现状与展望................................................................................... 5
1.1.2 风力发电的原理和特点............................................................................... 6 1.2 论文系统概述 ..................................................................................................................... 7 第二章 风力机原理及其结构.................................................................................................. 8 2.1 风力机的气动原理 ............................................................................................................. 8 2.2 风力机的主要部件 ............................................................................................................. 8 2.3 风力机的功率 ..................................................................................................................... 9 第三章 电气设计部分............................................................................................................ 10 3.1 发电机 ............................................................................................................................... 10
3.1.1 发电机结构、工作原理及电路图............................................................. 10
3.1.2 励磁调节器的工作原理............................................................................. 11 3.2 整流部分 ........................................................................................................................... 12
3.2.1 电路图和工作原理..................................................................................... 12
3.2.2 参数选择..................................................................................................... 15 3.3 蓄电池 ............................................................................................................................... 16
3.3.1 蓄电池的性能............................................................................................. 16
3.3.2 充放电保护电路......................................................................................... 17 图3-8充放电保护电路....................................................................................... 17 3.3.3 蓄电池组供电控制设计............................................................................. 18 3.4 逆变电路 ........................................................................................................................... 18
3.4.1 逆变电路及其工作原理............................................................................. 18
3.4.2 IGBT的驱动电路........................................................................................ 19 结 论...................................................................................................................................... 22 参考文献.................................................................................................................................. 23
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10. 15 湖南电气职业技术学院毕业设计 致 谢...................................................................................................................................... 24
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10. 15 湖南电气职业技术学院毕业设计 引 言
随着世界工业化进程的不断加快，使得能源消耗逐渐增加，全球工业有害物质的排放量与日俱增，从而造成气候异常、灾害增多、恶性疾病的多发，因此，能源和环境问题成为当今世界所面临的两大重要课题。由能源问题引发的危机以及日益突出的环境问题，使人们认识到开发清洁的可再生能源是保护生态环境和可持续发展的客观需要。可以说，对风力发电的研究和进行这方面的毕业设计对我们从事风力发电事业的同学是有着十分重大的理论和现实意义的，也是十分有必要的
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10. 15 湖南电气职业技术学院毕业设计 第一章 绪论
风能是一种清洁的、储量极为丰富的可再生能源，它和存在于自然界的矿物质燃料能源，如煤、石油、天然气等不同，它不会随着其本身的转化和利用而减少，因此可以说是一种取之不尽、用之不竭的能源。而矿物质燃料储量有限，正在日趋减少，况且其带来的严重的污染问题和温室效应正越来越困扰着人们。因此风力发电正越来越引起人们的关注。
1.1 风力发电概述
1.1.1 风力发电现状与展望
全球风能资源极为丰富，技术上可以利用的资源总量估计约53×106亿kWh /年。作为可再生的清洁能源，受到世界各国的高度重视。近20年来风电技术有了巨大的进步，发展速度惊人。而风能售价也已能为电力用户所承受：一些美国的电力公司提供给客户的风电优惠售价已达到2～2.5美分/kWh，此售价使得美国家庭有25%的电力可以通过购买风电获得。
2004年欧洲风能协会和绿色和平组织签署了《风力12——关于2020年风电达到世界电力总量的12%的蓝图》的报告，“风力12%”的蓝图展示出风力发电已经成为解决世界能源问题的不可或缺的重要力量。按照风电目前的发展趋势，预计2008～2012年期间装机容量增长率为20%，以后到2015年期间为15%，2017～2020年期间为10%。其推算的结果2010年风电装机1.98亿KW，风电电量0.43×104亿kWh，2020年风电装机12.45亿KW，风电电量3.05×104亿kWh，占当时世界总电消费量25.58×104亿kWh的11.9%。
世界风电发展有如下特点：
（1）风电单机容量不断扩大。风电机组的技术沿着增大单机容量、提高转换效率的方向发展。风机的单机容量已从600KW发展到2000～5000KW,如德国在北海和易北河口已批量安装了单机5000KW的风机,丹麦已批量建设了单机容量2000～2200KW的风机。新的风电机组叶片设计和制造广泛采用了新技术和新材料，有效地改善并提高了风力发电总体设计能力和水平。另外,可变桨翼和双馈电机的采用,使机组更能适应风速的变化, 大大提高了效率。最近,又发展了无齿风机等,进一步提高了安全性和效率。
（2）风电制造企业集中度较高。目前，主要风电设备制造企业集中在欧美国家，全世
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