微型风能发电装置与利用

微型风能发电装置与利用

风力发电的原理和特点：

风力发电是利用风能来发电，而风力发电机组是将风能转化为电能的机械。风轮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为负载供电。

风力发电有如下特点:

（1）风力可再生，且清洁无污染。

（2）风速随时变化，利用微型发电装置将电源供给手机，随时供电，没有地区和气的影响。

（3）风电的不稳定性会给电网或负载带来一定的冲击影响。

风力发电的运行方式主要有两种：一类是独立运行的供电系统，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；另一类是作为常规电网的电源，与电网并联运行。

该独立运行的风力发电系统结构图如下所示：

其具体运行状况为：

（1）风力吹动风轮转动。

（2）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。

（3）转轴带动单相交流发电机转动，开始发电。而此时发出的是频率和幅值都不稳定的交流电。

（4）引出的单相交流电通过整流器变成稳定的直流电。

（5）1)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；

2)若风能不足，控制电路切换为蓄电池供电状态。

（6）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。

2.2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、蓄电池组成；

（1）风轮：由1-3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，离心力对叶片是一个拉力，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：1）使风轮偏离主方向；2）改变叶片角度；利用扰流器，产生阻力，以降低风轮转速。

（2）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：一个是风力机的重力，向下压在塔架上；另一个是阻力，使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。

（3）对风装置：自然界的风向及风速一直变化，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，如下图，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。

对风装置

（4）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，还必须附加一个齿轮箱，再加一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。

(5)蓄电池：通过风力发电机发出来的电经过整流等一系列措施之后，便可以将其存入蓄电池内,蓄电池的一端含有USB接口，用户可以在手机端通过特定的APP 来接受充电，

这是一个非常方便的装置，就像上图一样，他的涡轮可以接受从任何方向上传来的风，他发电的瓦数当然也和风速息息相关，风越大，其产生电能的速率就越快当然，也不用担心，他只需要很小的风就可以完全为一个手机提供他所需要的电能。

设计的实物模型和上图的有些类似。