我國地處北半球,地域遼闊,有著取之不盡的風力資源,所以在風能利用上有絕對的優(yōu)勢。隨著國家節(jié)能減排、保護環(huán)境意識的提高和煤改電、電動汽車等新能源政策的推廣,風力發(fā)電由過去的集中式逐步向分布式發(fā)展。隨著風電技術的發(fā)展,相較于噪聲巨大、體積結構龐大、成本高、控制操作復雜的水平軸風力機,垂直軸風力機以其體積小、發(fā)電效率高、成本低、控制簡單等優(yōu)勢符合分布式新能源發(fā)電技術的要求。開關磁阻發(fā)電機(Switched Reluctance Generator,簡稱SRG)結構簡單堅固、成本低、適合批量生產,將成為直驅式垂直軸風力發(fā)電的主力型發(fā)電機之一。因此研究適用于風電系統的高效率、高穩(wěn)定性的開關磁阻發(fā)電機有重要意義。本文以低成本分布式風力發(fā)電系統為目標,以開關磁阻發(fā)電機為研究對象,針對風電系統對效率及穩(wěn)定性的要求,應用現代電機優(yōu)化設計理念從電磁及結構角度對其進行優(yōu)化設計,設計出一臺功率750W的開關磁阻風力發(fā)電機樣機,探索開關磁阻風力發(fā)電機的設計及優(yōu)化方法,并通過仿真驗證設計方案的合理性和可行性。首先對直驅式垂直軸風力機基本原理、開關磁阻發(fā)電機相關原理等基礎知識進行了闡述,為課題的研究在理論上打下了堅... 

【文章來源】：河北科技大學河北省

【文章頁數】：104 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

Mag-Wing公司小型風力發(fā)電機組

第1章緒論3風電技術的越加成熟，風力發(fā)電所占的總發(fā)電比重也越來越大，就國外來說，風電事業(yè)發(fā)展最好的是丹麥、西班牙、德國這三個國家，除了本身的地域因素外，也包括當地對風力發(fā)電技術的重視，所以這三個國家在風力發(fā)電這一領域一直處于領軍地位[6]。因為這些國家在風力發(fā)電方面的研究較早、技術比較成熟，又有豐富的風能資源，所以現在這些國家的發(fā)電量有很大一部分都由風力發(fā)電而來，風力發(fā)電己經是電力行業(yè)中重要的能量來源。圖1-1Mag-Wing公司小型風力發(fā)電機組圖1-2PacWind公司VAWT風電機組1.2.2國內垂直軸風力發(fā)電技術的發(fā)展現狀國內對垂直軸風力機的研發(fā)雖然相對較晚，但由于后期國家對風電事業(yè)的大力支持和人們的刻苦鉆研，我國的風電事業(yè)發(fā)展地越來越好，尤其相關法律法規(guī)的相繼出臺，標志著我國風電事業(yè)由起步階段進入到了高速發(fā)展階段，這對我國風電事業(yè)的發(fā)展有著深遠的意義[7]。我國地大物博，具有廣闊的領土，具有十分豐富的風力資源，這使得風電事業(yè)的發(fā)展速度很快。為了推動我國風電事業(yè)的發(fā)展，國家組織多個部門，由多位專家共同合作，在哈爾濱工程大學研制出了我國第一臺大型垂直軸風電機組，這臺機組的功率達50kW，這對我國垂直軸風電機組的研究有著非常積極的影響，很大程度上推動了我國風電事業(yè)的發(fā)展。這臺機組的研制成功，極大地激發(fā)了社會各界對風力發(fā)電技術的研究，據有關數據顯示，截至到2019年6月，我國的風電機組總裝機容量已經達到了221GW,甘肅省擁有世界上最大的陸上風電場，裝機容量達到7965兆瓦，是世界第二大陸上風電場的5倍[8]。隨著社會的進步，風電技術的研究也在不斷地革新，早在二十年前我國就已經開始了對新型垂直軸風力發(fā)電機的研發(fā)，這個項目是由國家風能協會牽頭，組織了很多在風電技術研究方面?

河北科技大學碩士學位論文4了新型垂直軸風力發(fā)電機研究基地，組織了一些高校、相關國企和地方企業(yè)參與其中，由其研制出的新型垂直軸風力發(fā)電機組制造成本比同功率的水平軸風機的制造成本明顯下降，而且這種風機是根據我國實際地理環(huán)境設計的，使用壽命明顯增加，后期的維修保養(yǎng)也比較方便，如圖1-3所示是由該實驗基地建成并已成功運行的50kW風電機組。50kW的實驗機組的成功運行為后期兆瓦級的大樣機的研制提供了理論研究和參考。2009年在深圳成功運行的兆瓦級風電機組，標志著我國風電技術的研究成功地步入了一個新階段，這在世界上也是第一臺兆瓦級的風電機組，對我國和世界各國在風電方面的研究起到了引領性和激勵性的作用[10]。不止國家在大力發(fā)展風電技術，各地方企業(yè)也在逐步加大對風力發(fā)電技術的研發(fā)。上海麟風風電設備有限公司就是一家專門研發(fā)風力發(fā)電的公司，由于我國對風力發(fā)電事業(yè)的在大力支持和推廣，該公司于2005將總部從國外轉移到了上海，專門從事風力發(fā)電的研發(fā)，該公司在H型垂直軸風力發(fā)電機的研發(fā)上有著非�？捎^的結果，如圖1-4是由該公司自主研發(fā)的H型垂直軸風力發(fā)電機組產品。該公司研發(fā)的H型垂直軸風力發(fā)電機組并沒有采取以往的定攻角模式，而是讓風輪在轉動時，葉片攻角能隨著風的速度和方向的改變而變化，這種變攻角的方式能夠保證葉片攻角始終處在一個風能利用率最高的位置，可以使風機在超過額定風速的環(huán)境下仍然能夠保持穩(wěn)定的輸出功率，在高風速環(huán)境下運行時的噪聲也很小，明顯的提高了機組的發(fā)電效率[11]。這項技術在世界上也是一個新的突破，對風力發(fā)電的發(fā)展起到了推動作用。圖1-3化德縣50kW垂直軸風電機組圖1-4麟風H型變攻角垂直軸風電機組1.2.3國內外開關磁阻發(fā)電機的發(fā)展現狀國外對于開關磁阻發(fā)電機的研究比

【參考文獻】：
期刊論文
[1]分布式能源用垂直軸風力機氣動特性的對比分析[J]. 李爭,齊偉強,孫鶴旭.  湖南科技大學學報(自然科學版). 2019(04)
[2]基于有限元法的開關磁阻電機建模及驗證[J]. 孔彥召,張向龍.  黑龍江電力. 2018(05)
[3]多流管法預測中輕質油藏含水上升規(guī)律新實踐[J]. 馬棟,楊明,陳存良,趙漢卿,余元洲.  中國石油大學勝利學院學報. 2018(03)
[4]垂直軸開關磁阻風力發(fā)電系統研究[J]. 譚陽,吳國慶,茅靖峰,張旭東.  微特電機. 2017(04)
[5]小型垂直軸風力發(fā)電機的機械結構設計[J]. 王宜君,王斌.  輕工科技. 2016(01)
[6]車載SRG風力發(fā)電的鎳氫電池充電優(yōu)化控制[J]. 彭寒梅,周洋,易靈芝,鄧文浪.  控制工程. 2014(01)
[7]多流管模型進行流場計算的應用[J]. 楊小軍.  科技與企業(yè). 2013(17)
[8]SRM直接轉矩控制調速系統結構研究[J]. 王勉華.  電氣傳動. 2012(08)
[9]H型垂直軸風力機設計參數分析研究[J]. 馬元威,劉莉娜,李練兵.  自動化儀表. 2012(08)
[10]淺談ANSYS在現代設計方法中的應用[J]. 劉蘇寧.  機電技術. 2011(02)

博士論文
[1]開關磁阻電機功率變換器設計優(yōu)化與轉矩波動抑制研究[D]. 孫慶國.浙江大學 2019

碩士論文
[1]開關磁阻風力發(fā)電機的設計及參數優(yōu)化研究[D]. 張嘉鑫.河北科技大學 2019
[2]20kW直驅式垂直軸開關磁阻風力發(fā)電機設計及優(yōu)化[D]. 孫碧青.河北科技大學 2019
[3]開關磁阻發(fā)電系統新型控制策略研究[D]. 崔明亮.中國礦業(yè)大學 2019
[4]升阻組合式垂直軸風輪的氣動性能與結構研究[D]. 王景元.哈爾濱工業(yè)大學 2018
[5]電動車輪邊開關磁阻電機的優(yōu)化設計[D]. 李艷超.河北科技大學 2018
[6]3KW升阻復合型垂直軸風力機結構設計與靜動力學分析[D]. 李建業(yè).東北農業(yè)大學 2017
[7]基于直流負載特性的開關磁阻風力發(fā)電機研究[D]. 張倩涵.河北科技大學 2017
[8]H型垂直軸風力發(fā)電機氣動性能優(yōu)化研究[D]. 甘洋.重慶大學 2017
[9]開關磁阻風力發(fā)系統的輸出功率提高與優(yōu)化研究[D]. 張敏枝.湘潭大學 2016
[10]開關磁阻起動/發(fā)電機系統的設計與控制研究[D]. 何雅慧.華中科技大學 2016



本文編號：2928944