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课题背景•风能是一种开发成本较低、清洁、安全、可再生的能源。因此，风能的开发利用越来越受到重视。根据贝兹理论，风力机从风中吸收的能量不到空气动能的59.3%，同时由于受到机械结构等限制，实际值更小。因此，如何提高风能转化率，获取更多风能，实现风能规模化利用，一直为学者及业界所关注。主要内容•以一种典型的风力发电机组为研究对象，掌握总体设计的方法；•熟悉相关的工程设计软件；•运用三维设计技术对其变桨距和偏航系统进行设计和分析；风力发电机组结构变桨距机构设计分析•机械执行机构采用的是曲柄滑块机构，驱动系统采用的是电作动筒控制系统。电作动筒工作行程：(625~645)mm；作动筒作用力(持续载荷)：(69950~79720)N；作动筒重量(包括电机)不大于50kg，有专用的控制柜，重复定位精度：小于0.1mm；作动筒活塞杆位移从(0~180)mm，响应时间：3.6s。根据机构运动学原理，考虑到作动筒的工作行程及1.5MW风机组桨叶实际尺寸，拟选择曲柄450mm，连杆840ram，变距机构设计如图示。变桨距机构示意图接触角图解变桨距•本设计采用的是电动变桨距，如图示：参数分析变桨距调节原理：风流经风轮转子时，风力机风轮转子转速式中，风轮转矩是由负载决定的，R为风轮半径，为空气密度。这样，当风力机处于一定的风速v下，对于一定的负载下，、、R亦为常量，那么风轮转速就取决于风能利用系数的大小，即根据叶素特性理论，分析风轮起动后以某种速度稳定旋转时参数分析叶片微元的受力情况，如图示。参数分析得出理想情况下气流与叶片角的关系其中，I为倾角，为攻角，为桨距角，为相对风速，为叶尖速比。转矩系数:(1)参数分析风能利用系数:因此，对于一个在一定转速下运转的风力机，当风速和风向一定时，和I一定，如果增大桨距角，攻角i便减小，在失速点以前的工作区内，升力系数Cl和升阻比将减小，由表达式(1)知，其转矩系数Ct也要减小，所以Cp减小，最终导致风轮输出的机械功率P减小，从而限制了风功率的吸收。为了提高风功率的吸收率，需要变桨距调节。偏航系统一种采用滑动轴承的偏航装置装配设计方案参数分析•偏航系统是水平轴风电机组的重要组成部分。根据风向的变化，偏航操作装置按系统控制单元发出的指令，使风轮处于迎风状态，同时还应提供必要的锁紧力矩，以保证风电机组的安全运行和停机状态的需要。•偏航操作装置主要由偏航轴承、传动、驱动与制动等功能部件或机构组成。偏航系统要求的运行速度较低，且机构设计所允许的安装空间、承受的载荷更大，因而在设计时可供的选择较多。•偏航操作装置安装于塔架与主机架之间，采用滑动轴承实现主机架轴向和径向的定位与支撑，用四组偏航操作装置实现偏航的操作。偏航装置与主机架结构当需要随风向改变风轮位置时，通过安装在驱动部件上的小齿轮与大齿圈啮合，带动主机架和机舱旋转使风轮对准风向。如图示是实现上述方案的偏航装置与主机架结构。风电机组整体装配图该图显示了一个变桨距风力机控制系统中的各组成部分，偏航驱动机构包括偏航轴承，偏航驱动装置和偏航制动器。结论•本文对风力发电机组的变桨距与偏航系统的结构组成、功能以及工作原理进行了详细的设计与分析，风力发电机组控制技术涉及到众多学科和领域，可以说综合学科。这就要求下一步的工作中，对专业知识更进一步的加深外，还要拓展其他学科的学习和了解。通过设计能够根据设计者的需要去确定变桨与偏航的各几何特征的变化规律,提高了设计的灵活性,设计的三维模型为后续分析提供了有力的支持。谢谢各位答辩老师！