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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

人类的生存和人类社会的发展离不开能源，但是目前很多能源都是不可再生的化石能源，能源越用越少，能源短缺问题便成为全球焦点问题，尤其是石油这类大量使用的传统传统能源的危机。据了解，目前世界每天消耗9000万桶石油，并且石油的储量最多只能维持半个世纪，即到2050年左右，石油将会枯竭。中国作为世界上最大的发展中国家，对能源的消耗可想而知，能源问题不得不成为国家安全战略问题。因此不得不重新寻找可替代能源，建立新的能源生产供应体系迫在眉睫。绿色能源是克服能源危机的唯一途径，普通的绿色能源主要来自于自然界的可再生能源，例如风能、太阳能、潮汐能等。中国走在洁净能源的前列，尤其在风能这块领域。风能是大自然的力量，是空气流动产生的动能，是一种分布广泛、蕴含能量大的、清洁无污染的可再生能源。

风能大多数用于风力发电，这样便可以缓解能源危机，改变能源结构。据估算，全世界的每天可风能发电1亿千瓦。因此风力发电技术的进步对于能源发展有着重要意义。由于风力发电机一般都放置在野外，对于风速风压等参数的测量关乎整个发电机的运作情况，风速高于设定值，增加系统柔性，使输出稳定；风速低于设定值，降低功率，提高能量转换效率。而且风速风压是众多研究方向的重要参数，如环境检测、航天事业、航海航空、天气预报、军事应用等方面。当检测到这些参数后，紧接着便需要解决通信的问题，要知道风力发电机离控制台很远，且环境相对恶劣，采用普通的有线电缆太浪费成本，而且因为环境容易丢失数据，无法满足数据通信。因此无线传输技术便具有现实意义，采集到的数据提供无线模块通信，既解决了有线电缆的问题，降低了成本，又有传输信号好的保证。

风力发电历史久远，发电机样式多种多样。因此在发电机的选择上，对发电机的效率、结构设计、是否漏油等问题都有考虑，设计一款性价比高的风力发电机至关重要。基于此，本文设计了一套高效节能的谐振式风力发电系统。系统由小型垂直轴风力发电机、风速传感器、电感调节控制器、微控制器、lc谐振网络电路、电压监测反馈系统、能量抽取开关组成。此系统可以高效的发电，满足发电要求。而风速风压的检测方面，则在风叶上安装带有压力传感器的单片机，压力传感器的要求：重量轻、尺寸小、灵敏度高，测量范围大等；单片机要求电路简单，体积小等。无线传输方面，则是在单片机上安装无线发送模块，将采集的数据远程发送到无线接收模块上，无线接收模块接收到数据后再传到上位机显示，进行实时监控。

2. 研究的基本内容

为了缓解能源危机，改善能源结构，设计出一款基于谐振式风力发电机的测量风速风压的系统，主要研究内容如下：

（1）系统方案总设计：翻阅相关文献，根据整合的现有数据，分析比较现有风力发电机，结合实际技术，选择风力发电机工作方式，并阐述谐振原理，完成理论分析。

（2）系统硬件设计：风力发电机的外观设计与功能搭建，包括小型垂直轴风力发电机、叶片设计、电容调节电路、lc谐振网络电路等。测量风速的基于压力传感器的单片机，包括数据采集模块、单片机最小系统、信号放大电路、无线传输模块与一些基本电路。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

为了达到完成测量风速风压的系统设计的目标，需要完成谐振电路的搭建和测风压的系统模块搭建。首先，查得风力发电的现状，以及风力发电机种类与优缺点，分析测控系统的工作原理。然后根据各个模块的实现功能，确定需要的具体硬件设施，分析工作原理。然后进行软件测试和程序编写。最后完成实物搭建和电路板的焊接，经过调试后得到完整的测控系统，达到提高风力发电机工作效率和测量风速风压的目的。

进度安排

(1) 2017.12.06—2017.12.20：确定选题、并查找相关资料；

4. 参考文献

[1]孙云峰. 垂直轴风力发电机的发展概况及趋势[j].农村牧区机械化, 2008, (2):42-44.

[2]何志宁, 刘座铭,张宗珍.垂直轴风力发电机的发展历史及现状[j].机械工程师, 2014,(2);39-40.

[3]杨益飞,潘伟. 垂直轴风力发电机技术综述及研究进展[j].中国机械工程师, 2013,(24):703-709.