是风电机组最主要的部件，由桨叶和轮毂组成。

桨叶具有良好的动力外形，在气流的作用下能产生空气动力是风轮旋转，将风能转化为机械能，再通过齿轮箱增速驱动发电机，将机械能转化电能。

然后在依据具体要求需要，通过适当的变换将其存储为化学能或者并网或者直接为负载供电。

风力发电有如下特点可再生，且清洁无污染。

风速随时变化，风电机组承受着十分恶劣的交变载荷。

风电的不稳定性会给电网或负载带来定的冲击影响。

风力发电的运行方式主要有两种类是运行的供电系统，即在电网未通达的地区，用小型发电机组为蓄电池充电，再通过逆变器转换为交流电向终端电器供电另类是作为常规电网的电源，与电网并联运行。

小型运行风力发电系统研究本论文讨论的是前者，即运行风电系统的解决方案。

论文系统概述该运行的风力发电系统结构图如下所示图运行的风力发电系统结构图其具体运行状况为风力吹动风轮转动。

风力发电机组通过连接的齿轮变速箱来提高输出端转轴的转速，该轴与发电机相连。

转轴带动三相交流发电机三相型连接转动，开始发电。

此时发出的是频率和幅值都不稳定的交流电。

引出的三相交流电通过整流器变成稳定的直流电。

若风能充足，直流电经控制电路流向逆变器，并向蓄电池充电若风能不足，控制电路切换为蓄电池供电状态。

直流电经逆变器变换为恒频稳定交流电。

此时即可实现为负载供电。

小型运行风力发电系统研究第二章风力机原理及其结构风力机经过多年的发展和演变，已经有很多形式，但是归纳起来，可分为两类水平轴风力机，风伦的旋转转轴与风向平行垂直轴风力机，风轮的旋转轴垂直与地面或气流方向。

本系统中采用的是水平轴风力机。

风力机的气动原理风力发电机组主要利用气动升力的风轮。

气动升力是由飞行器的机翼产生的种力，如图。

图气动升力图从图可以看出，机翼翼型运动的气流方向有所变化，在其上表面形成低压区，在其下表面形成高压区，产生向上的合力，并垂直于气流方向。

在产生升力的同时也产生阻力，风速也会有所下降。

升力总是推动叶片绕中心轴转动。

风力机的主要部件水平轴风力机主要由风轮塔架对风装置齿轮箱组成，整体结构如图所示风轮由个叶片组成，这是吸收风能的主要部件。

当风轮旋转时，叶片受到离心力和气动力的作用，离心力对叶片是个拉力，而气动力使叶片弯曲。

当风速高于风力机的设计风速时，为防止叶片损坏，需对风轮进行控制，控制风轮有三种方法，使风轮偏离主方向，改变叶片角度利用扰流器，产生阻力，以降低风轮转速。

塔架为了让风轮能在较高的风速中运行，需要塔架把风轮支撑起来。

这时塔架需要承受两个主要的载荷个是风力机的重力，向下压在塔架上另个是阻力，使图风力主要部件结构图小型运行风力发电系统研究塔架向风的下游方向弯曲。

选择塔架时要必须考虑其成本，根据实际情况而定。

对风装置自然界的风向及风速直变化，为了得到较高的风能利用率，应使风能的旋转面经常对准风向为此需要对风装置。

本论文只介绍小型风力机的对风装置，如图所示，利用尾舵控制对风。

由尾翼带东水平轴旋转，是风轮总朝向风吹来的方向。

图对风装置齿轮箱由于风轮的转速比较低，而且风力的大小经常变化着，这又使得转速不稳定。

所以，在带动发电机之前，还必须附加个齿轮箱，再加个调速装置使得转速保持稳定，然后在连接到发电机上。

齿轮箱的主要作用是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机，通过齿轮副的增速作用使其得到相应的转速。

在装机是应使其与轮毂相连。

为了增加齿轮箱的制动能力，在齿轮箱的输入端或输出端设置刹车装置配合叶尖制动装置实现联合制动。

风力机的功率风的动能和风速的平方成正比，功率是力和速度的乘积，也可用于风轮功率的计算。

风力与速度平方成正比，所以风的功率与风度的三次方成正比。

如果风速增加倍，风的功率便会增加倍。

风轮从风中吸收的功率如下式中为输出功率，为风轮机的功率系数，为空气密度，为风轮半径，为风速。

众所周知，如果接近风力机的空气全部动能都被风力机全部吸收，那么风轮后的空气就不动了，然而空气当然不能完全停止，所以风力机的效率总是小于。

小型运行风力发电系统研究第三章电气设计部分发电机在本论文讨论的风力发电系统中，采用的是硅整流自励三相交流发电机。

整流部分将在下节作详细介绍发电机结构工作原理及电路图本论文提出的系统采用蓄电池组为励磁功供电，并在蓄电池组合励磁绕组之间串联励磁调节器。

其电路图如图所示。

发电机的定子由定子铁心和定子绕组组成，定子绕组为三相，型连接，放在定子铁芯内圆槽内。

转子由转子铁芯转子绕组即励磁绕组和转子轴组成，转子铁芯可做成凸极式或形，般都用爪形磁的波形如图所示，它也是矩形波，但其频率为的三倍，幅值为其，即为。

图给出了利用式和式绘出的的波形，的波形形状和相同，仅相位依次相差。

在上述导电方式逆变器中，为了防止同相上下两桥臂的开关器件同时导通而引起直流侧短路，要采取先断后通的方法。

即先给应关断的器件关断信号，待其关断后留定的时间裕量，然后再给应开通的器件发出开通信号，即在两者之间留个短暂的死区时间。

死区时间的长短要视器件的开关速度而定，器件的开关速度越快，所留的死区时间就越短。

这先断后通的方法对于工作在上下桥臂通断互补方式下的其他电路也是适用的。

的驱动电路驱动电路是主电路与控制电路之间的接口，是该逆变装置的重要环节，对整个装置的性能有很大影响。

采用性能良好的驱动电路，可使电力电子器件工作在较理想的状小型运行风力发电系统研究态缩短开关时间，减少开关损耗，对装置的运行效率。

可靠性和安全性都有重要的意义。

简言之，驱动电路的基本任务，就是按照控制目标的要求，将单片机输出的脉冲进行功率放大，转换为加在控制端和公共端之间，可以使其开通或关断的信号，从而驱动，保证其可靠工作。

对驱动电路的基本要求如下提供适当的正向和反向输出电压，使可靠的开通和关断。

提供足够大的瞬态功率或瞬时电流，使能迅速建立栅控电场而导通。

尽可能小的输入输出延迟时间，以提高工作效率。

足够高的输入输出电气隔离性能，使信号电路与栅极驱动电路绝缘。

具有灵敏的过流保护能力。

目前，在的栅极驱动电路中广泛采用的是集成电路。

其典型接线方法如图图集成电路接线方法使用时注意如下几点栅射极驱动回路往返接线不能太长般应该小于，并且应该采用双绞线接法，防止干扰。

由于集电极产生较大的电压尖脉冲，增加栅极串联电阻有利于其安全工作。

但是栅极电阻不能太大也不能太小，如果增大，则开通关断时间延长，使得开通能耗增加相反，如果太小，则使得增加，容易产生误导通。

图中电容用来吸收由电源连接阻抗引起的供电电压变化，并不是电源的供电滤波电容，般取值为。

脚过电流保护取样信号连接端，通过快恢复二极管接集电极。

接驱动信号，般脚接脉冲形成部分的地，脚接输入信号的小型运行风力发电系统研究正端，端的输入电流般应该小于，故在脚前加限流电阻。

为了保证可靠的关断与导通，在栅射极加稳压二极管。

小型运行风力发电系统研究第四章系统整体运行分析及仿真系统分析下面对整个风力发电系统进行系统的分析，其总电路图如下所示图风力发电系统总电路图风吹动风轮转动，转轴通过齿轮箱升高转速，齿轮箱的输出端连接三相交流发电机的励磁绕组，励磁绕组的励磁电流由蓄电池组提供。

定子为电枢绕组，三相呈型链接，输出端与整流器相接，整流器的输出直流电与逆变器相接，并向蓄电池组供电。

三相交流发电机额定功率为，输出电压。

蓄电池组为块铅酸蓄电池并联，电压为。

若此时风力过强，导致发电机输出端电压过大高于，电压继电器动作，其控制的动断触点断开，此时励磁回路中即串入电阻，励磁电流减小，继而降低输出端电压当风力不足时，发电机输出端电压较低低于，此时既无法向负载正常供电，也会导致蓄电池组向电机反充电，旦反充电，电流继电器内的电流方向改变，停止工作，其控制的两个动合触点断开，从而断开了向负载和蓄电池供电回路，同时动开触点闭合，切换为蓄电池组供电回路。

小型运行风力发电系统研究若负载过多，导致负载电流过大时高于，电流继电器即开始动作，其控制的动开触点断开，此时励磁回路串入电阻，励磁电流减小，从而降低了发电机输出端电压，并减小了负载电流。

向蓄电池组充电时，若蓄电池组电压达到上限值时，电压继电器开始工作，其控制的动开触点断开，从而切断了充电回路。

当低于上限值时，重新闭合，恢复充电状态。

当蓄电池组放电时，若蓄电池组电压达到下限值时，电压继电器停止工作，其控制的动合触点断开，从而切断了放电回路。

当高于下限值时，重新闭合，恢复放电状态。

从整流器或蓄电池组流出的直流电流向逆变器，发出有规律的驱动信号，通过驱动电路的功率放大，转换成的开通或关断的信号，有规律的开通或关断将直流电转换为恒频交流电的户用型交流电。

逆变器的引出线即为交流电的三相，途中点引出线即为零线。

任意两相接入电器即为线电压，其中任意相与接入电器即为相电压。

此时即完成了将风能转换为户用交流电的全部过程。

逻辑说明为了更好的说明系统运行方案，作者采用了逻辑编程的形式来阐述之风力正常小型运行风力发电系统研究风力过强负载电流过大小型运行风力发电系统研究电池组过充风力不足且电池组未过放小型运行风力发电系统研究风力不足且电池组已过放系统仿真作者采用了仿真软件，对所设计的系统电气部分进行了仿真。

在仿真环境下模拟了实际电路，其电路图如下所示图仿真搭接电路图小型运行风力发电系统研究整流侧输出波形如下所示图整流侧输出波形当风力正常时候，触点均为闭合状态，断开，负载逆变器端的电压波形如下所示图负载端的电压波形励磁绕组的电流波形如下所示图励磁绕组的电流波形当风力较大或者负载电流较大时，触点或断开，此时励磁绕组串入电阻，励小型运行风力发电系统研究磁的电流波形为图励磁绕组串入电阻电流波形可见其电流有所降低。

当风力较弱时，断开，闭合，蓄电池组供电，负载电压波形为图蓄电池组供电负载电压波形小型运行风力发电系统研究结论本论文研究了小型运行风力发电系统的构成及其运行状况，提出了系统构成的具体解决方案。

论文的重点在于电气设计部分，因此作者对电气设计各部分进行了具体的论证分析，用编程软件对系统进行了逻辑电路的设计及仿真，证明电路的逻辑性正确无误，做到了按照作者的设计要求切换电路。

然后用对整个实际电路进行了详细的仿真，结果表明，在接入仿真三相交流电的情况下，各个输出端的输出达