风力发电机传动链性能分析与研究

能源和环境是目前人类社会面临的两大紧要问题,绿色能源的开发和利用越来越受到人们的重视。其中,风能作为一种可以大规模开发的可再生的绿色能源,有着巨大的经济效益、社会效益和环保效益。但风力发电系统特别是大型风力发电机组的构成和运行都非常复杂,对风力发电机的研究涉及到空气动力学、机械传动、电机、自动控制、力学、材料学等多门学科。而对风力发电机的研究实验往往受到条件的限制,因此,对风力发电机的性能进行分析,建立风力发电机的模拟系统变的非常必要。这不仅可以减少研究经费,还可以提高研究质量,缩短研究进程。 风力发电实际上是一个将风能转换成机械能,再把机械能转换成电能的过程。风能转换成机械能是靠风轮叶片捕获风能来实现的,机械能转换成电能是通过发电机实现的。从风轮到发电机够成了整个风力发电机组的传动链,论文针对风力发电机组的传动链的性能进行了研究,建立起了传动链的非线性模型,并且对新型的传动链系统做了探讨。 论文首先对水平轴风力发电机空气动力学进行了研究,通过对风轮气动性能计算理论的研究,建立起了风轮几个重要性能指标（诱导因子、C pλ曲线、推力系数）的计算数学模型。然后对数学模型进行算法设计,以VC++6.0作为开发平台进行程序设计,开发出了风轮气动性能计算系统,将程序的计算结果用于风力发电机组传动链的整体模型。 风力发电机组传动链模型除了风轮模型外,还包含风速模型、增速机构模型和电机模型,论文分别对这几部分进行了研究,建立了独立的数学模型,并在MATLAB/Simulink中建立了相应的仿真模型,最后将各个部分的模型联合,从而建立起风力发电机传动链的整体仿真模型,为检验风力发电机传动链系统性能提供了依据。 目前风力发电亟待解决的问题是高效和并网发电的电能质量问题。为此,论文进行了新型传动链的研究,提出了一种新的变速恒频传动方案。在该方案中,采用了一个行星轮系、两组调节齿轮和一个伺服电机。通过控制伺服电机的速度,使发电机的转速保持恒定,而风轮变速运行,从风能中吸收最大的能量。进行仿真分析,该传动方案的效率高,能够提高入网电能的质量。