2015年度本科生毕业论文（设计）家用小型风力发电系统的初步设计院－系：工学院专业：电气工程与其自动化年级：2011级学生姓名：学号：导师与职称：2015年6月2015 Annual Graduation Thesis (Project) of the College UndergraduateThe preliminary design of small household wind power generation systemDepartment:Electrical Engineering and AutomationMajor:Institute of TechnologyGrade:2011Student’s Name:Xu Yun DongStudent No.:2Tutor:The lecturer Hua JingFinished by June, 2015摘要风能作为一种清洁的可再生能源正逐渐受到了人们的重视，风力发电也成为了时下的朝阳产业。
本论文详细阐明了小型独立风力发电系统的设计方案，对风力发电机组的结构和电能的变换与继电控制电路做了初步的研究。
本论文首先介绍了课题的目的和意义，综述了国内外风力发电的发展概况，简要概括了风力发电相关技术的发展状况，论述了常见小型风力发电系统的基本组成和各部分的作用，同时对本论文的系统方案做了简要的概括，着重分析了整流电路与Buck降压电路的配合，蓄电池充放电继电保护以与电能输出的有效性等。
还引入了市电切换电路，作为在发电机故障或蓄电池电量不足的情况下为负载供电。
为了使能量的利用达到最大化，本系统还引入了并网电路。
所以本论文设计的小型风力发电机组不但适合偏远的地区，也适合市区家庭使用。
本文提出的解决方案为：风力传动装置带动三相永磁交流发电机，然后通过AC—DC—DC—AC变换为交流电，并且考虑到风力的不稳定性，在系统中并入蓄电池组和稳压器，通过继电控制电路的监控以实现系统的自动控制，同时并入市电投切，保证系统在风能充足时可蓄能，在风能不充足时亦可为负载供电。
系统的运行状况采用继电控制电路监控和切换。
本论文的重点在于继电控制电路的设计，并对各种不同风力情况下系统的运行状况进行了全面而严谨的分析。
关键词：小型风力发电机组；整流：逆变；继电控制：蓄电池ABSTRACTWind energy as a clean and renewable energy has been paid more and more attention, wind power generation has become the sunrise industry. This paper expounds the design scheme of small independent wind power generation system, transform and relay control circuit and the power structure of the wind turbine to do in-depth study.This paper firstly introduces the purpose and significance of the topic, summarizes the general situation of development of wind power at home and abroad, summarized the development situation of wind power generation technology, discusses the small wind power generation system, the basic composition and function of each part of the system, at the same time, this paper made a brief summary, focuses on the analysis of the coordination rectifier circuit and Buck circuit, battery charging and discharging of relay protection and electric energy output efficiency. Also introduced the power switching circuit, as for the load of the power supply in the generator or battery power shortage. In order to make the use of energy to achieve the maximization, this system also introduced the grid circuit. So small wind turbines are designed in this paper is not only suitable for remote areas, but also suitable for family use.The solution proposed in this paper is: the wind turbine driven by three-phase AC generator, and then through the AC - DC - DC - AC transform as the standard alternating current user needs, and considering the wind instability, batteries are incorporated in the system, the relay control circuit of the control system achieves automatic control, to ensure the system can storage in the wind in the wind energy is not sufficient enough, also to supply power for the load. The running status of the system with the relay control circuit and switch control.The focus of this paper is the design of relay control circuit, and the running state of the system under the conditions of different wind has made a comprehensive and rigorous analysis.Keywords:Small wind turbines;Rectifier; relay control;Battery目录第一章绪论 (1)1.1小型风力发电概述 (1)1.1.1小型风力发电发展历程与展望 (1)1.2论文系统概述 (5)第二章风力机原理与其结构 (7)2.1风力机的气动原理 (7)2.2风力机的主要部件 (7)2.3风力机的功率 (8)2.4风力机组选型 (9)2.4.1风力机选型 (9)第三章电气设计部分 (13)3.1整流部分 (13)3.1.1整流电路图和工作原理 (13)3.1.2整流管参数选择 (15)3.2蓄电池容量选择 (16)3.3DC/DC变换器 (18)3.3.2驱动电路 (22)3.4充放电保护电路 (23)3.7蓄电池组供电控制设计 (24)3.8驱动电路电源设计 (25)3.9逆变电路 (25)3.9.1三相电压型桥式逆变电路 (26)3.9.2整流管选型 (28)3.9.3逆变电路主电路设计 (29)3.10稳压环节 (31)3.11市电切换电路 (32)3.12并网电路设计 (32)结论 (36)参考文献 (37)致谢 (38)附录 (39)第一章绪论风能是—种可再生、无污染、取之不尽用之不竭的新能源，也称之为“绿色能源”。
风能的特点：不需要采购、运输，不需要开采，不消耗资源，清洁卫生。
风能具有广阔的发展前景，在国内外得到了广泛的应用。
它是通过空气流动做功而产生的一种可利用的能量。
空气流动而产生的动能称风能。
空气流速越高，动能就越大。
人们可以用风力机把空气流的动能转化为旋转的机械能去带动发电机。
到2010年为止，全世界以风力产生的电力约有105.1百万千瓦，供应的电力已超过全世界用量的1.5%。
风能虽然对大多数国家而言还不是主要的能源，但在1999年到2013年之间已经成长了十倍以上。
1.1小型风力发电概述1.1.1小型风力发电发展历程与展望在二十世纪80年代初，国家领导人视察我国的西北部地区后，向科技部提出了要解决偏远地区农牧民用电问题的批示。
科技部组织专家考察了这些地区后，提出了使用小型风力发电系统解决偏远地区农牧民供电问题的方案，并列入了国家“六五”科技攻关计划。
当时，南京航空学院、沈阳工业大学、清华大学、长沙铁道学院等一批院校和航空部602所、机械部呼和浩特牧机所、中科院电工所、北京农机化研究院、浙江机电研究院、中国气象科学院等一批院所以与中国船舶工业总公司884厂、内蒙古动力机厂、包头电机厂、商都牧机厂、北京联合收割机厂、北京电机总厂、浙江电力修造厂等企业都参与了小型风力发电机的设计、研制工作。
八十年代中后期，我国的小型风力发电机已形成了规模化生产的能力，在内蒙古等偏远地区推广小型风力发电机将近二十万台，到1992年在丹东召开全国风力机械行业协会成立大会时，会员单位多达五十多家。
但由于没有适时建立产品质量检测体系和市场监督机制，致使大批低质量低价的小型风力发电机涌入市场，导致产品的成本与市场价格错位，优质产品的企业失去了市场，也丧失了产品更新换代和进一步研发的能力。
又加上产品的售后服务体系不完善，导致小型风力发电机产品大多出现了质量问题，用户对小风机产品失去了信心，市场急剧萎缩，从而使得整个小型风力发电机制造行业全面萎缩。
根据全国风力机械行业协会2002年对全国小型风力发电机产品销售量的统计，全国共销售小型风力发电机产品15670台套，其中3000W以下的产品12000台套，并且是低质低价的产品为主，工业产值不足2500万元，不与一个中小企业的年产值。