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風力發(fā)電機齒輪增速器設計

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更新時間：2015-05-27
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摘要
風能作為一種可再生能源越來越受到世界各國政府的重視。與此同時，對風力發(fā)電技術和裝備的研究開發(fā)也日益成為科技領域和企業(yè)界關注的熱點課題項目之一。
風能是一種清潔并且可再生的能源，利用風能發(fā)電能夠大量減少其它發(fā)電方式對環(huán)境的污染。風力發(fā)電機的原理是：一定速度前進的風吹在靜止的風力機葉片上做功并驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電，先通過葉輪將風能轉(zhuǎn)變成機械能，在由發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)變成電能。
本文設計了一臺功率為1500千瓦的風力發(fā)電機，其為水平軸風力發(fā)電機，由風輪、發(fā)電機、偏航裝置、控制系統(tǒng)、塔架等部件組成。對其葉片，行星齒輪增速器，塔架等進行了詳細的方案選擇及設計計算。

關鍵詞：風力發(fā)電；水平軸風力機；葉片；增速器。

1．1 風力發(fā)電發(fā)展概況
風能是一種開發(fā)成本較低、清潔、安全、可再生的能源。因此，風能的開發(fā)利用越來越受到重視。根據(jù)貝茲理論，風力機從風中吸收的能量不到空氣動能的59.3%，同時由于受到機械結(jié)構等限制，實際值更小。因此，如何提高風能轉(zhuǎn)化率，獲取更多風能，實現(xiàn)風能規(guī)模化利用，一直為學者及業(yè)界所關注。近年來，大型風電機組通過采用變速變槳距控制及最大功率跟蹤MPPT等技術，旨在提高響應速度，獲得最大能量（低風速是捕獲最大功率，高風速時捕獲額定功率）。但是，由于一些不確定因素的存在，風能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)表現(xiàn)出強非線性特征，風力機產(chǎn)生的能量隨著風速和風向的連續(xù)波動是快速變化的。傳統(tǒng)線性定常控制器因存在較大超調(diào)和損失，系統(tǒng)穩(wěn)定性差，不適合用來控制大型變速變槳距風電機組。根據(jù)風速大小，風力發(fā)電系統(tǒng)由4個動態(tài)過程構成，即啟動、變速運行、變槳距運行和剎車。其中，啟動、剎車過程使系統(tǒng)能在最短時間內(nèi)有較快的響應速度；變速運行調(diào)節(jié)風能，減少或消除風能產(chǎn)生過程中的急劇波動，捕獲最大能量，減弱暫態(tài)負荷的影響；變槳距控制通過調(diào)節(jié)槳距角維持風電機組輸出額定功率不變。
風車按照風輪軸的不同，可以分為水平軸風車和垂直軸風車。能量驅(qū)動鏈（即風輪、主軸、變速箱、發(fā)電機）呈水平方向的，稱為水平軸風車（水平軸風力發(fā)電機，圖1-1能量驅(qū)動鏈呈垂直方向的，稱為垂直軸風車（垂直軸風力發(fā)電機，圖2）。 ...

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