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摘要：面对着经济与科学技术的迅速发展，国家企业居民对能源的需求也越来越迫切，对于能源的需求量也越来越高，传统的使用煤炭石油作为能源供应原料的方式已经不能满足人们日益增长的需求，这时人们通过先进技术的应用，加大了能源开发的力度，开发出一系列新型的清洁的可再生能源，比如风能、潮汐能、太阳能、地热能等，其中风能是清洁可再生能源的重要代表，风能被广泛的应用到发电领域，为解决人们日益增长的电力需求提供了很好的途径。本文将对风力发电以及风力机械特性进行详尽的论述，希望对读者有所帮助。
关键词：风力发电；风力机械；特性；探究
引言
在科学技术更新的过程中，创新起到了很好的促进作用，创新是实践发展的源泉与动力，只有不断创新，科学技术才能如同源头活水不断迸发生机。通过创新推进的技术革命与经济布局的完善最终必将推动国民经济的发展。随着国内经济发展步伐的不断推进，产业布局的不断深化，国内产业布局越来越多的朝着高精尖方向发展，其中风力发电产业作为高精尖产业的一个重要代表也取得了很好的发展成效。
1.风力发电发展简史
风力发电的想法最初在上个世纪三十年代的丹麦、瑞典苏联等国家就已经开始付诸实践。通过利用旋翼技术研制成功小型发电装置，在多风的海岛和荒僻的农村使用广泛，因为风力发电成本要比火力发电低廉很多。在之后的几十年里研究人员不断尝试更大功率的发电风车，到1978年，美国研制的风力发电机功率已经能够达到200千瓦。风力发电的基本原理就是把风的动能转化为机械能，通过机械能转化为电能。在风吹下风车旋转获得动能，带动发电机发电。根据目前达到的技术水平，每秒三米的速度就能够发电。
2.发展风力发电产业的意义及可行性
风力发电产业的产生与发展有其必然性和重要的意义。我国作为一个人口大国，相对有限的资源储备与较为庞大的人口基数和能源需求之间形成了鲜明的对比，资源需求与供给之间的矛盾十分突出。与此同时我国传统的工业生产对能源的耗费十分突出，尤其是对石油、煤炭资源的耗费，国内为了稳定石油、煤炭资源的供给做出了很大的牺牲，从长远来看开发新的清洁的可再生能源成为了一条必由之路。
风能的开发可以很大程度上实现节约人力物力的目标。通过风力发电的研发与应用可以有效的缓解国内能源紧缺的现状。在进行风能发电的应用过程中，风能的一个显著突出的特点是其清洁无污染的特性，传统的火力发电过程会产生大量的污染物，对空气环境造成严重的污染，在发电过程中很难做到经济发展与环境保护相协调，长此以往人们必将受到由于破坏自然环境带来的报复，目前国内土地荒漠化严重，雾霾沙尘暴灾害频发，环境的恶化不得不引起人们的重视。风能作为清洁无污染的可再生能源，受到国家企业的青睐，具有广泛的发展潜力与广阔的发展前景。
我国风力发电产业的发展潜力是巨大的，我国幅员辽阔，很大一部分国土地处亚热带、温带季风气候区，常年盛行东南、西南季风以及西北季风，风能充足。同时我国国土平原丘陵地形占比比较大，为风力发电机械设备的安装提供了广阔的空间。无论从环境保护还是从能源利用效率以及地理空间气候特点等方面来说我国发展风力发电具有很大的可行性。
3、双馈异步风力发电机
双馈异步风力发电机是目前应用最为广泛的风力发电机。它主要由两部分组成：电机本体和冷却系统。定子、转子和轴承系统构成电机本体，冷却系统分为水冷、风冷。
所谓的双馈意味着有两个能量流通道。双端馈电，即转子和定子均参与励磁，既能发电，又能与电网进行能量交换。变频调速在双馈电机中有很大的重要性。变频器主要用于变频调速技术，改变交流电机工作电压的频率和幅值。在双馈感应发电机中，定子绕组直接与电网相连，蜿蜒穿过逆变并网的转子，从判断现频率比和在同一时间的电压变化，逆变器输出电压的控制可以改变电机的频率和磁通保持，满足电网用电负荷的要求。
在双馈感应发电机中，变频器是重要的组成部分。它主要由五部分组成：器件侧变流器、直流电压中间电路、栅极侧变流器、IGBT模块和控制电子单元。其工作原理是利用功率半导体器件将工频电源转换为另一频率功率控制装置。风力发电机的主要用途是交-直-交变频器。
首先，通过整流器将变换器转换为DC，逆变器将直流变为交变电压和电压的交流电。IGBT（绝缘栅双极晶体管）模块在逆变整流过程中起着重要的作用，虽然它是开关，它是电路开、关的关键环节。一对齿轮的正确啮合条件等于两齿轮的模数和压力角。在实际操作过程中，齿轮啮合不可避免地存在误差，容易产生摩擦噪声。因此，有必要定期检查齿轮箱润滑油是否供应充足。
在实际运行中发现，双馈异步风力发电机由于采用高速电动机，体积小、重量轻、效率低、价格低，但由于齿轮箱结构复杂，容易造成疲劳损伤。
4、风力发电系统结构组成
风力发电原理不复杂，结构很清晰。叶轮由自然风驱动，风能转化为机械能。通过逐步传递，发电机转动轴将机械能转换为电能，然后通过一系列整流装置转换功率和参数，进入国家电网。小型发电设备可通过蓄电池储存电能，通过变电站设备将其转化为直流电，直接为直流设备供电，或通过逆变器将其转换为交流电，并提供电力设备交流。详细的结构分析如下所示。
5、风力发电机械特性
（1）风速模型。自然风的变化是复杂的，平均风功率由数学模型叠加而成。
自然风中存在随机波动，这就需要在平均风速的基础上叠加直接分量。
（2）叶尖速比。测量风轮速度的参数。这是不连续的圆周速度与风速的比值。
根据贝兹理论，风机的能量在自然风中是有限的，能量转换导致风速的降低。在空气质量密度、风轮半径和风速不变的情况下，风能捕获轮的单位时间与利用系数成正比。在固定风速下，风力机数量的变化将导致风能利用率的变化。
通过先前的研究，我们知道速度对能量捕获效率产生影响。
（3）输出功率特性。所有机器都有运行效率问题。风力发电的启动需要一定的时间来克服内部阻力。起动转矩的大小取决于发电机的内阻。因此，发电机开始需要一个最小风速，当自然风强度小于最小风力时，风力发电机就不能工作。在风力发电厂建设之前，必须调查当地风能资源的类型和性质，根据当地风速和切割风速确定合适的发电机模型，使其正常工作。
（4）风力发电机直流电机仿真方案。风力发电机组的输出功率与风力发电机的转速和风速有关。在确定转速和风速的条件下，计算出输出功率和机械转矩。风力机和电动机的功率特性非常相似。根据风力机的数学模型计算出风力机的输出功率，并将其作为直流电机的控制指令进行控制。
结束语
风力发电以其清洁和可再生的优点而受到重视。但由于风力发电技术生产效率低、投资高，随着风电技术的成熟，风力发电技术得到了广泛的推广。本文简要阐述了风力发电的发展和风力机的特点。利用风机的特点提高风电效率是一种比较先进和成熟的方法。值得在理论上广泛应用和在实践中深入研究。
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