风力发电机结构风力发电机组的主要参数风力发电机组的主要参数(1)风轮直径：风力发电机组最主要的参数是风轮直径（对于垂直轴风力发电机来说是风轮扫掠面积）和额定功率，成为产品型号的组成部分：风轮直径（或风轮扫掠面积）说明风力发电机组能够在多大的范围内获取风中蕴含的能量，是风力发电机能力的基本标志2）额定功率额定功率是与风力发电机组配套的发电机铭牌功率，其定义式“正常工作条件下，风力发电机组在额定风速下设计要达到的最大连续输出功率”风轮直径应当根据不同的风况与额定功率匹配，以获得最大的年发电量和最低的发电成本，配置较大直径风轮供低风速区选用，配置较小直径的风轮供高风速区选用.风速功率曲线风速功率曲线功率曲线的测试要有专用的测风塔，严格按照国际电工委员会（IEC）制定的标准方法进行对应于风速的实测功率值是很分散的，最终得出的功率曲线是大量实测值概率分布按照规定方法归纳出来的在风电场用记载风速仪和功率传感器测出的功率曲线是不规范的，只能作为参考另外应注意样本上提供的功率曲线是换算成标准空气密度条件下的数值，在应用时要考虑（3）风速在风力发电机组产品样本中都有一个功率曲线图，横坐标是风速，纵坐标是机组的输出功率。
功率曲线主要分为上升和稳定两部分，机组开始向电网输出功率时的风速称为切入风速（起始风速），也就是能使风轮机运转的最低风速随着风速的增大，输出功率上升，输出功率大约与风速的立方成正比，达到额定功率值时的风速称为额定风速此后风速再增加，由于风轮的调节，功率基本保持不变定桨距风轮因失速有个过程，超过额定风速后功率略有上升，然后又下降如果风速继续增加，为了保护风力发电机组的安全，规定了允许风力发电机组正常运行的最大风速，称为切出风速（停机风速）机组运行时遇到这样的大风必须停机与电网脱开，输出功率立刻降为0，功率曲线到此终止叶片锥角攻角、浆距角和迎角叶尖速比叶尖速比是用来表述风电机特性的一个十分重要的参数它等于叶片顶端的速度（圆周速度）除以风接触叶片之前很远距离上的速度；叶片越长，或者叶片转速越快，同风速下的叶尖速比就越大根据叶尖速比的不同，我们可以把风电机分成两类：慢速比风电机和快速比风电机：慢速比风电机的速度比最大为2.5快速比风电机是指按照浮力原理作用的风电机，并且其叶尖速比在2.5到15之间几乎所有的现代风电机（叶片数一到三）都属于此类叶尖速比对风电机的建造结构和形状有很大的影响，比如：叶片转速：如果叶片长度一定，那么叶尖速比越大，叶片的转速也就越快。
只有一个叶片的风电机，其叶尖速比很高，旋转速度也要比三叶片的风电机快的多需要注意的是，风力泵的叶尖速比虽然属于慢速比机械，但旋转速度一般都很快原因是其转动直径很小，最终圆周速度相对低很多，所以属于慢速比机械风机的转化效率系数：快速比风机由于产生的涡流损失要比慢速比风机低很多，所以其作用系数要明显比慢速比的风机高一般慢速比风机的转化效率系数cP在0.3到0.35之间，而快速比的风机能够达到0.45到0.55风能利用系数Cp为风力机将风能转换为机械能的效率，它与风速，叶片转速，叶片直径和桨叶节距角均有关系，是叶尖速比和桨叶节距角的函数风力发电机选址综述风力发电机选址综述在独立风力发电系统中，由于风力发电机组的安装地点会受到许多客观条件的限制，致使选址范围较窄尽管如此，也要在可供选择地点的基础上，对其气象、地形等因素进行充分的分析研究一、安装地点的气象因素众所周知，风力发电机组能有效地将风能转换成电能，而一年中发电量的大小直接取决于安装地点的风况户用型独立风力发电系统选择的机组容量通常在100500w，村落型机组容量约为几十kw用户希望机组一年中有较长的发电时间，以便尽可能保证连续供电风力发电机组安装地点要考察的气象因素主要包括：1.年平均风速根据实践经验和对宏观风速资料的分析研究，户用型风力发电机安装地点的年平均风速不宜低于3.5m/s，村落型机组安装地点的年平均风速应在55.5m/s以上。
如果满足年平均风速的基本条件，就能保证当地的风力发电具有一定的经济性2.风速频率分布曲线如果当地风况是一条比较平缓的风速频率分布曲线，说明当地在一年中风速的日变化、月变化都相对较小，有效风速小时数较长，从而使风力发电机组发电量的变化较小，有利于用户对电能的充分利用，并将减少蓄电池的储能容量3.无强烈的旋风和切变风力发电机组最容易遭受强烈旋风和切变风速的破坏风速与风向的剧烈变化，不仅使风力发电机组不能稳定运行，发电量忽高忽低，忽有忽无，而且会使机组叶片承受强烈的振动和应力，轻则极大地降低风力发电机组的使用寿命，重则会使机组毁坏因此，风力发电机组应避开存在这种风况的地点4.要考虑沙尘暴以及低温冰雪的影响沙尘暴会使风力发电机组叶片的表面受到伤害，而且不光滑，大大降低其气动效率，使发电量减少大雪和冰冻都有可能影响叶片和机械部件的正常运行，安装地点应尽量避开这些可能发生自然灾害的地方二、安装地点的地形条件不同的地形、地貌会影响风的正常流动，有的将使风加速，减速甚至转向，从而波及到风力发电机组的正常运行和使用寿命1.平坦地形风速在平坦地形不易发生突变，风向也会较为稳定这种地形条件是安装风力发电机的良好位置。
2.复杂地形复杂地形包括山丘、山脊、山谷、隘口等等，在这些地方，局部的风速与风向有时会发生剧烈的变化对于山丘、山脊等隆升型地形，风力发电机组应安装在方向的高处，但是要避免靠近山崖隘口等低凹地形往往会影响风的加速，而其他方向的风速遭阻挡，因此，风力发电机组安装在狭窄处可以获得较好的风能3.地表粗糙度地表粗糙度不同，风与地面的摩擦系数也会不同，因而，风速的高程廓线也会发生变化风力发电机组应尽量避免安装在高草地、灌木丛火庄稼地附近4.房屋附近在房屋附近安装风力发电机组可视为机组周围有高大障碍物，因此要注意：第一，安装在主风向的上游；第二，与房屋的距离尽量保持在风力发电机直径的5倍以上；第三，机组塔架应尽量高出房屋1倍的机组直径大型风力发电机设计研究大型风力发电机设计研究关于大型风力发电机设计工作，为了说明问题，把大型风力发电机系统分为5个系统：即风轮子系统，传动子系统，电器子系统，控制子系统和结构子系统1要求为了使风电具有竞争能力，风轮应从风中吸收最大的能量，必须在不同的气候条件下工作，必须经受得起雷击和大风为了具有较高的经济效益，叶片必须在制造上经济，少维修和长寿命根据这些要求，设计要达到下面一些目标：a最大气动效率；b选择最简单的设计能获得必要的气动性能；c保证风轮能在一5149C之间，下雨，盐雾，大风中能正常运行，能经受50ms的大风；d经受雷击；e经受鸟，石子等的冲击，在风砂和灰尘的气候条件下运行，叶片前沿不受侵蚀；j叶片和浆毂能运行30年；g最大限度地采用现有技术，使生产成本降低，开发风险小。
设计时不考虑在冰雹和结冰条件下的运行情况在这种特殊条件下，风轮应停转，但有薄冰时能正常运行2设计方法根据设计要求，选择能满足设计要求，但成本最低，风险最小的方案然后进行初步设计在设计时，除了进行必要的技术条件的分析计算，还要对重量和成本进行怙算市场上已有的，要尽量采用，以降低成本特别簧注意，对风轮运行有影响的因素，如起动，风轮和塔架的距离，低速轴的稳定，阵风的瞬态过程特别要注意风轮转速不要在其自然频率范围内，以避免较高的振动载荷a叶片叶片是风轮中成本最高的，对成本影响最大的是材料和加工技术金属不宜成型现在的挤压技术最长梁1518m(美国)玻璃钢易成型，叶片Cgac变距轴好匹配叶片有两种功率控制型式：失速控制和变距控制变距方式变距风轮有两种控制方式：一种是正变距，另一种是负变距前者在轴向产生较大的推力载荷，而后者主要产生扭距在低风速和低功率时，正变距使风轮推力不稳定，和直升机情况一样，风轮处在涡环状态，因而引起震动载荷，这时，塔顶载荷比稳定状态下的轴向推力高出60%叶尖产生很大的变形，增加了叶尖与塔架冲击的可能性所以风力机采用负变距方式叶片变距可用机械方式，从叶根变距；也可利用液压系统，对叶尖变距。
翼型应用于风力机翼型，早期为NACA44系列和NACA230系列，虽然NACA44系列的气动效率比NACA230系列高，但相差很小如果采用变距叶片，由于NACA230系列的较低的气动俯仰力矩和较好的加工性能，还是选择NACA230系列为好除了上述翼型，还有其它一些翼型，如：SERI翼型，为了减小翼型前绦受昆虫或尘土影响引起粗糙度变化d风轮尺寸大小和实度如果实度小于3%，制作方法和对材料的要求高，所以3%的实度是风轮设计的下限如果低于这个值，起动特性将受到影响e叶片散量现在的大型风力发电机大多采用两叶或三叶风轮三叶风轮可减小在轴上，齿轮箱上和塔架上的振动载荷(由于重力和气动力），但价格高于二叶风轮叶片形状叶片扭转一般1O12线性扭转与优化设计的气动性能差别不大，但易于加工g叶片寿命叶片寿命与能源价格关系十分密切维修经费和更换叶片都对能源价格有影响一般叶片寿命为3O年如果低于20年，投资和能源成本都会增高h跷跷板与无铰桨毂的比较跷跷板的结构可减小平面外振动弯曲的力矩但对平面内弯曲力矩没多大影响叶片形状叶片扭转一般1O12线性扭转与优化设计的气动性能差别不大，但易于加工g叶片寿命叶片寿命与能源价格关系十分密切。
维修经费和更换叶片都对能源价格有影响一般叶片寿命为3O年如果低于20年，投资和能源成本都会增高h跷跷板与无铰桨毂的比较跷跷板的结构可减小平面外振动弯曲的力矩但对平面内弯曲力矩没多大影响i稳定性对叶片的颤振和发散边界要进行分析研究，风轮在额定运行条件下不能发生颤振和发散类似的风轮塔架系统的稳定性也要进行研究过速大风和突风变化风力机脱开电网或叶片控制系统发现故障，都有可能出现风轮过速为了提供转速控制，每分钟使叶片桨距角变化5，这样使过速不超过150%，所以结构极限强度为150%k频率叶片结构外型和厚度分布主要受叶片频率要求的限制人们最关心的问题是叶片在起动过程中，要避开低额共振叶片从起动到正常运行的加速度是很低的，特别是在8O%100%的转速范围内，加速扭距小，这就要求对叶片外型进行详细考虑，如叶根剖面厚度和叶片刚度等塔影圆柱型塔会使其后的速度明显下降，对下风向风轮产生脉冲力，并且每周一次，并产生谐振力，频率是风轮转速的整数倍1周，2周，.n周叶片的弯曲和扭转响应在这些频率都会发生响应的大小将与各种弯曲、扭转振型的阻尼大小、它们的近似转速的整数倍和尾流强度有关初步设计和分析风轮初步设计应事先进行形状，运行条件和结构分析，形状分析包括叶片的优化形状，这里包括叶片厚度，平面形状和扭转布。
主要运行条件分析包括桨距控制运行方式，过速极限计算，叶片频率分析，颤振和发散边界的确定，旋转响应分析主要结构分析包括，叶片设计，疲劳分析和桨毂分析2控制子系统控制子系统控制系统利用微处理机进行数据远距离传送，控制起动和停机为了风轮控制，利用伺服机构和模拟设备；为了紧急顺桨和停机，还具有纯机构控制装置1风轮子系统风轮子系统风论子系统包括叶片，桨毂和控制器它是风力机中成本最高的子系统它是在技术上要求最高的子系统因为在市场上不好买，而且，在设计和加工方面没有成熟的技术它直接或间接影响其它子系统的设计因此，在整个设计研究中，风轮的设计和研究受到高度重视21要求控制子系统设计的立足点是远距离控制的风电场子系统必须是自我监控和安全它能发现事故并能采取保护措施控制子系统必须能在很坏的环境下进行工作，并在无外来能源的条件下执行保护任务控制子系统必须有较高的可葬性对于电网和雷击产生的感应瞬时负载有保护能力控制子系统必须完成下列任务：a起动风力机从静止到设计风轮转速；b开、关风力机和保安风力机c当风力机与电网断开时，控制桨距角，调节风轮转速；d当与电网相接时，控制桨距角，调节功率输出e控制机舱对风；f监控运行参数，遥测数据，并送给中心控制室。