风力发电机组风速检测的研究

论文摘要

本文在风力发电机及各种风速测量仪器的特性分析的基础下,设计了一种较适合风力发电机的风速仪。该风速仪以TMP04温度传感器为检测器件,以单片机AT89C51为核心,省去了放大电路和A/D转换器,电路结构简单,本文对单片机内部程序进行了编写,实现了其对数据的采集及处理。另外在流体力学的基础上,通过圆管中紊流的特性,利用c语言编程对测得的风速值进行了合理的校正。并运用MATLAB对测点温度和空气温度的模拟,实现了风速仪对输入连续、随机温度信号的模拟,同时得出该风速仪的测风特性。该测风装置的精确性、快速性、实时性对于风力发电机的正常运行具有重要的作用。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 引言
• 1.1 选题背景和意义
• 1.2 风力发电技术的发展现状
• 1.2.1 风力发电的历史
• 1.2.2 世界风力发电的动向与现状
• 1.2.3 我国风力发电的现状
• 1.3 本课题的主要内容及目的
• 1.3.1 主要目的
• 1.3.2 完成的主要工作
• 第二章 风速测量仪器的分类及介绍
• 2.1 常用的测风仪器
• 2.1.1 皮托管
• 2.1.2 热线热膜式风速计
• 2.1.3 激光多普勒测风雷达
• 2.1.4 超声波风速测量系统
• 2.2 目前风力发电机采用的测风仪器
• 2.2.1 风杯风速计的测量原理
• 2.2.2 风杯风速计的缺陷
• 第三章 热线风速仪
• 3.1 热线测速原理
• 3.2 本文采用的热线风速仪
• 3.2.1 硬件设计
• 3.2.2 加热丝的选取
• 3.2.3 恒流源设计
• 3.3 TMP04 温度传感器
• 3.3.1 TMP04 的工作原理
• 3.3.2 TMP04 的测温原理
• 3.3.3 TMP04 的性能特点及特性曲线
• 3.3.4 TMP04 的输出结构
• 3.4 AT89C51 单片机
• 3.4.1 概述
• 3.4.2 89C51 单片机引脚及功能
• 3.4.3 本设计对 AT89C51 单片机的应用
• 第四章 圆管中风流状态对风速仪的影响
• 4.1 圆管中的流态
• 4.2 紊流
• 4.2.1 紊流的概念及研究方法
• 4.2.2 紊流层次结构和光滑管的概念
• 4.2.3 紊动切应力
• 4.2.4 普朗特混合长度理论
• 4.3 紊流的速度分布
• 4.3.1 黏性底层区
• 4.3.2 紊流核心区
• 4.3.3 圆管截面最大流速与平均流速
• 第五章 基于 MATLAB 的风速仪建模仿真
• 5.1 MATLAB 软件介绍
• 5.2 函数流程
• 5.2.1 主函数
• 5.2.2 风速值测量中各参数的设定
• 5.3 模型运行结果
• 5.3.1 对于给定参数时的输出值
• max与T_w 的关系曲线'>5.3.2 V_max与T_w的关系曲线
• max与T_f 的关系曲线'>5.3.3 V_max与T_f的关系曲线
• max 、r 与 V 的关系曲线'>5.3.4 V_max 、r 与 V 的关系曲线
• 5.3.5 输出平均风速值与测点温度的关系
• 5.4 运行时的风速仪仿真及模型结果分析
• 5.4.1 风速仪运行时的测点温度仿真
• 5.4.2 基于仿真的温度模型的风速仪测速仿真
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表论文和参加科研情况