海上风力发电变桨伺服系统设计开题报告.docx

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海上风力发电变桨伺服系统设计开题报告

毕业设计（论文）开题报告

题目：

海上风力发电变桨伺服系统设计

学院：

电气信息学院

专业：

电气工程及其自动化

学生姓名：

学号：

指导老师：

2015年3月15日

开题报告填写要求

1．开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。

此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。

2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按此电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。

3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于10篇（不包括辞典、手册），其中至少应包括1篇外文资料；对于重要的参考文献应附原件复印件，作为附件装订在开题报告的最后。

4．统一用A4纸，并装订单独成册，随《毕业设计（论文）说明书》等资料装入文件袋中。

毕业设计（论文）开题报告

1．文献综述：

结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2500字以上的文献综述，文后应列出所查阅的文献资料。

文献综述

风是一种潜力很大的新能源，十八世纪初，横扫英法两国的一次狂暴大风，吹毁了四百座风力磨坊、八百座房屋、一百座教堂、四百多条帆船，并有数千人受到伤害，二十五万株大树连根拔起。

仅就拔树一事而论，风在数秒钟内就发出了一千万马力（即750万千瓦；一马力等于0．75千瓦）的功率!

有人估计过，地球上可用来发电的风力资源约有100亿千瓦，几乎是现在全世界水力发电量的10倍。

目前全世界每年燃烧煤所获得的能量，只有风力在一年内所提供能量的三分之一。

因此，国内外都很重视利用风力来发电，开发新能源。

利用风力发电的尝试，早在二十世纪初就已经开始了。

三十年代，丹麦、瑞典、苏联和美国应用航空工业的旋翼技术，成功地研制了一些小型风力发电装置。

这种小型风力发电机，广泛在多风的海岛和偏僻的乡村使用，它所获得的电力成本比小型内燃机的发电成本低得多。

不过，当时的发电量较低，大都在5千瓦以下。

目前，据了解，国外已生产出15，40，45，100，225千瓦的风力发电机了。

1978年1月，美国在新墨西哥州的克莱顿镇建成的200千瓦风力发电机，其叶片直径为38米，发电量足够60户居民用电。

而1978年初夏，在丹麦日德兰半岛西海岸投入运行的风力发电装置，其发电量则达2000千瓦，风车高57米，所发电量的75%送入电网，其余供给附近的一所学校用。

一、历史

风很早就被人们利用--主要是通过风车来抽水、磨面……。

现在，人们感兴趣的，首先是如何利用风来发电。

风是一种潜力很大的新能源，人们也许还记得，十八世纪初，横扫英法两国的一次狂暴大风，吹毁了四百座风力磨坊、八百座房屋、一百座教堂、四百多条帆船，并有数千人受到伤害，二十五万株大树连根拔起。

仅就拔树一事而论，风在数秒钟内就发出了一千万马力（即750万千瓦；一马力等于0．75千瓦）的功率!

有人估计过，地球上可用来发电的风力资源约有100亿千瓦，几乎是现在全世界水力发电量的10倍。

目前全世界每年燃烧煤所获得的能量，只有风力在一年内所提供能量的三分之一。

因此，国内外都很重视利用风力来发电，开发新能源。

二、发电原理

把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能，这就是风力发电。

风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。

依据目前的风车技术，大约是每秒三米的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。

风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电不需要使用燃料，也不会产生辐射或空气污染。

风力发电所需要的装置，称作风力发电机组。

这种风力发电机组，大体上可分风轮（包括尾舵）、发电机和铁塔三部分。

（大型风力发电站基本上没有尾舵，一般只有小型（包括家用型）才会拥有尾舵）

风轮是把风的动能转变为机械能的重要部件，它由两只（或更多只）螺旋桨形的叶轮组成。

当风吹向浆叶时，桨叶上产生气动力驱动风轮转动。

桨叶的材料要求强度高、重量轻，目前多用玻璃钢或其它复合材料（如碳纤维）来制造。

（现在还有一些垂直风轮，s型旋转叶片等，其作用也与常规螺旋桨型叶片相同）

由于风轮的转速比较低，而且风力的大小和方向经常变化着，这又使转速不稳定；所以，在带动发电机之前，还必须附加一个把转速提高到发电机额定转速的齿轮变速箱，再加一个调速机构使转速保持稳定，然后再联接到发电机上。

为保持风轮始终对准风向以获得最大的功率，还需在风轮的后面装一个类似风向标的尾舵。

铁塔是支承风轮、尾舵和发电机的构架。

它一般修建得比较高，为的是获得较大的和较均匀的风力，又要有足够的强度。

铁塔高度视地面障碍物对风速影响的情况，以及风轮的直径大小而定，一般在6-20米范围内。

发电机的作用，是把由风轮得到的恒定转速，通过升速传递给发电机构均匀运转，因而把机械能转变为电能。

风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行；中国也在西部地区大力提倡。

小型风力发电系统效率很高，但它不是只由一个发电机头组成的，而是一个有一定科技含量的小系统：

风力发电机+充电器+数字逆变器。

风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。

每一部分都很重要，各部分功能为：

叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能。

一般说来，三级风就有利用的价值。

但从经济合理的角度出发，风速大于每秒4米才适宜于发电。

据测定，一台55千瓦的风力发电机组，当风速为每秒9.5米时，机组的输出功率为55千瓦；当风速每秒8米时，功率为38千瓦；风速每秒6米时，只有16千瓦；而风速每秒5米时，仅为9.5千瓦。

可见风力愈大，经济效益也愈大。

三、节约程度

使用风力发电机，就是源源不断地把风能变成我们家庭使用的标准市电，其节约的程度是明显的，一个家庭一年的用电只需20元电瓶液的代价。

而现在的风力发电机比几年前的性能有很大改进，以前只是在少数边远地区使用，风力发电机接一个15W的灯泡直接用电，一明一暗并会经常损坏灯泡。

而现在由于技术进步，采用先进的充电器、逆变器，风力发电成为有一定科技含量的小系统，并能在一定条件下代替正常的市电。

山区可以借此系统做一个常年不花钱的路灯；高速公路可用它做夜晚的路标灯；山区的孩子可以在日光灯下晚自习；城市小高层楼顶也可用风力电机，这不但节约而且是真正绿色电源。

家庭用风力发电机，不但可以防止停电，而且还能增加生活情趣。

在旅游景区、边防、学校、部队乃至落后的山区，风力发电机正在成为人们的采购热点。

无线电爱好者可用自己的技术在风力发电方面为山区人民服务，使人们看电视及照明用电与城市同步，也能使自己劳动致富。

四、优缺点

优点

1、清洁，环境效益好；

2、可再生，永不枯竭；

3、基建周期短；

4、装机规模灵活。

缺点

1、噪声，视觉污染；

2、占用大片土地；

3、不稳定，不可控；

4、目前成本仍然很高。

5、影响鸟类。

6风能市场

全球市场状况

风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。

其蕴量巨大，全球的风能约为2.74×109MW，其中可利用的风能为2×107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。

中国风能储量很大、分布面广，仅陆地上的风能储量就有约2.53亿千瓦。

随着全球经济的发展，风能市场也迅速发展起来。

自2004年以来，全球风力发电能力翻了一番，2006年至2007年间，全球风能发电装机容量扩大27%。

2007年已有9万兆瓦，这一数字到2010年将是16万兆瓦。

预计未来20-25年内，世界风能市场每年将递增25%。

随着技术进步和环保事业的发展，风能发电在商业上将完全可以与燃煤发电竞争。

中国总体市场

“十五”期间，中国的并网风电得到迅速发展。

2006年，中国风电累计装机容量已经达到260万千瓦，成为继欧洲、美国和印度之后发展风力发电的主要市场之一。

2007年我国风电产业规模延续暴发式增长态势，截至2007年底全国累计装机约600万千瓦。

2008年8月，中国风电装机总量已经达到700万千瓦，占中国发电总装机容量的1%，位居世界第五，这也意味着中国已进入可再生能源大国行列。

2008年以来，国内风电建设的热潮达到了白热化的程度。

2009年，中国（不含台湾地区）新增风电机组10129台，容量13803.2MW，同比增长124%；累计安装风电机组21581台，容量25805.3MW。

2009年，台湾地区新增风电机组37台，容量77.9MW；累计安装风电机组227台，容量436.05MW。

参考文献

[1]叶杭冶.《风力发电机组的控制技术》[M].机械工业出版社.2005-05:

78-103

[2]承熙、张源.《风力发电》[M）.中国电力出版社.2004-06:

34-51

[3]苏绍禹.《风力发电机设计与维护》[M].中国电力出版社.2005-06:

65-71

[4]中电网风能研究院.《风能世界》[J].

[5]王淑英.《电气控制与PLC控制技术》[M].机械工业出版社.2005-01

[6]陈伯时.《电力拖动自动控制系统》[M）.机械工业出版社.2003-07

毕业设计（论文）开题报告

２．开题报告：

一、课题的目的与意义；二、课题发展现状和前景展望；三、课题主要内容和要求；四、研究方法、步骤和措施

开题报告

1、课题的目的与意义

高等工科院校的毕业设计是完成教学计划达到本科生培养目标的重要环节。

它通过深入实践、了解社会、完成毕业设计任务或撰写论文等诸环节，着重培养学生综合分析和解决问题的能力和独立工作能力、组织管理和社交能力；同时，对学生的思想品德，工作态度及作风等诸方面都会有很大影响。

对于增强事业心和责任感，提高毕业生全面素质具有重要意义。

是学生在校期间的昀后学习和综合训练阶段；是学习深化、拓宽、综合运用所学知识的重要过程；是学生学习、研究与实践成果的全面总结；是学生综合素质与工程实践能力培养效果的全面检验；是实现学生从学校学习到岗位工作的过渡环节；是学生毕业及学位资格认定的重要依据；是衡量高等教育质量和办学效益的重要评价内容。

本次课题为海上风力发电变桨伺服系统设计，其目的在于考核并提高个人对于电机学知识的综合运用，同时也是对专业方面知识的一个宝贵的经验积累过程，通过此次毕业设计让我更加了解风力发电、变桨控制过程的细节，为未来的工作打下坚实的基础。

二、课题发展现状和前景展望

世界上第一个利用风力发电的国家是丹麦。

1890年，丹麦制造了人类社会第一台风力发电机。

到1910年时，已有几百台5~25kW的风力发电机组在丹麦运行。

同年荷兰、美国等国家也都有风力机发电机组的运行。

风力发电的应用最初在边远地区，应用的方式主要有：

单独使用小型风力发电机，供家庭住宅使用；

风力发电机与其它电源联用，可为海上导航设备和远距离通信设备供电；

并入地方孤立小电网，为乡村供电。

在此后的一段时间内，由于风力机机械故障频发和发电成本较高，而且石油价格下降、能源供应状况好转，因而风力发电并没有得到足够的重视，几乎没有得到什么发展。

风力发电技术真正得以大的发展是在本世纪50年代中期之后，在这段时间里，由于火电造成的环境污染日益严重，而且正逐步耗尽人类有限的矿物资源，导致人们对可再生能源包括风能越来越重视，特别是1973年石油危机以来，经过几十年的努力，风力发电机机组得到了日新月异的进展，风力发电逐步从科研走向产品，从实验走向实用。

回顾世界风电发展历史，大致可以分为三个阶段：

第一阶段，1977~1987年。

这个阶段的主要成就是证明风力是可以用来发电的，风的很多特点是可以被人们利用和控制的。

其中，丹麦和美国的研究成果最多，风机容量也从几十瓦发展到百千瓦。

第二个阶段，1987~1997年。

风电技术逐步成熟，风电产业成规模发展，并建立了稳定的商业模式。

涌现出了近10家技术较为成熟的优秀制造企业，单机容量从百千瓦提高到几百千瓦，变浆风机技术成熟并进入市场，与失速风机在竞争中共同发展。

第三个阶段，1997年至今。

兆千级的风机成主要趋势，海上风电逐步推广。

随着单机容量提高，为应对极限载荷和疲劳载荷的挑战，新的直驱变速变浆和双馈变速变浆逐步成为兆千级风机的主流技术。

如今风力发电如雨后春笋般在全球方兴未艾的发展着。

全球风能理事会据相关统计公布：

2009年全球风电增长28.8%，高于过去10年的平均增长，增长最快的市场在欧洲、北美和亚洲。

全球的总装机容量已超过了12.08千万千瓦，相当于减排1.58亿吨二氧化碳。

风力发电增长最快的主要是美国和中国，中国风能协会发布的《2010年中国风电装机容量统计》报告中显示，2010年中国新增安装风电机组12904台，装机容量18927.99兆瓦，年同比增长37.1%；累计安装风电机组34485台，装机容量44733.29兆瓦，年同比增长73.3%，成功超越美国跃居全球第一风电大国的地位。

三、课题主要内容和要求

永磁型中频发电机在发电领域有重要的用途。

通过毕业设计要求学生熟悉及掌握该技术领域的相关知识，掌握永磁型中频发电机的原理、结构及设计方法;确定一种型号的永磁型中频发电机电磁设计方案；提供结构设计图纸和计算说明书。

主要的设计内容如下：

1．掌握各种永磁型中频发电机性能及应用;

2．掌握永磁型中频发电机基本原理及特性;

3．分析、比较永磁型中频发电机结构及特征;

4．完成一永磁型中频发电机的电磁设计;

5．完成一永磁型中频发电机结构设计。

4、研究方法、步骤和措施

1.确定电机各项技术参数

2.进行文献查阅

3.确定研究分析方法

4.对数据进行收集、处理、分析

5.完成设计并撰写论文

毕业设计（论文）开题报告

指导教师意见：

1．对“文献综述”的评语：

2．对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：

指导教师：

年月日

所在专业审查意见：

负责人：

年月日