1、風力發(fā)電系統(tǒng)的輸出電路設計,機械與電氣工程學部 08級* *,指導老師：*,大綱,風力發(fā)電的背景和研究現狀 風力發(fā)電系統(tǒng)的組成設計 系統(tǒng)設計方案及其相關匹配計算 結論,風力發(fā)電的背景和研究現狀風力發(fā)電的背景,風電是當前最具商業(yè)化規(guī)模開發(fā)條件的新能源 能源是經濟社會發(fā)展的重要物質基礎 僅靠常規(guī)能源難以解決能源和電力短缺 我國風能資源豐富,風力發(fā)電的背景和研究現狀風力發(fā)電研究現狀,世界上先進風電設備制造商在丹麥、德國和美國 功率已達到MW級，近海的更高 我國1986年才起步，增長速度很快 目前我國主力機型為600KW機組 有望在不遠的將來縮小和趕上世界先進水平,風力發(fā)電的背景和研究現狀本文研究的主

2、要內容,針對我國邊遠地區(qū)并網發(fā)電難，用電難，風能資源豐富的特點，本文研究的主要目的是根據風力發(fā)電的基本理論，研究適合邊遠地區(qū)使用的離網型小型風力發(fā)電系統(tǒng)，滿足邊遠地區(qū)用電需要。,風力發(fā)電系統(tǒng)的組成設計風力發(fā)電系統(tǒng)的介紹,由于風力發(fā)電的不穩(wěn)定，交流發(fā)電機輸出的是變化的交流電，對于直流風力發(fā)電機發(fā)出的電也不能滿足家用電器的需要，所以，一般風力發(fā)電裝置配置有整流器，把變化的交流電變?yōu)橹绷麟?，然后給蓄電池充電，再利用有保護電路的逆變器，把蓄電池里儲存的化學能轉變?yōu)榻涣?20V市電，供給交流負載使用 。,風力發(fā)電系統(tǒng)的組成設計風力發(fā)電系統(tǒng)的主要類型,按照風力機的調節(jié)技術分：,定槳距失速調節(jié)型風力發(fā)電機組

3、 變槳距調節(jié)型風力發(fā)電機組 主動失速調節(jié)型風力發(fā)電機組 變速恒頻風力發(fā)電機組,風力發(fā)電系統(tǒng)的組成設計風力發(fā)電系統(tǒng)的方案設計,本文設計的是獨立運行風力發(fā)電系統(tǒng)，系統(tǒng)分析了整個系統(tǒng)的結構原理，以及各個部件的工作原理和運行方式。一套獨立運行風力發(fā)電系統(tǒng)由風力發(fā)電機、耗能負載、整流器、控制器、蓄電池、逆變器和負載等組成。風力發(fā)電機輸出交流電，經整流后變成直流電，經控制器的控制，對蓄電池進行充電?？刂破鞒丝刂骑L力發(fā)電機和光伏陣列對蓄電池的充電外，還包括對蓄電池向負載放電的管理 。,風力發(fā)電系統(tǒng)的方案設計結構原理圖,系統(tǒng)設計方案及其相關匹配計算風力發(fā)電機,從風能轉換的角度來看，風力發(fā)電機組包括兩個部分：

4、其一是風力機，它的功能是將風能轉換成機械能；其二是發(fā)電機，它的功能是將機械能轉換成電能。風力發(fā)電系統(tǒng)中所用的同步發(fā)電機是三相同步電機 ，交流永磁電機的定子結構與一般同步電機相同，轉子采用永磁結構， 風力機選擇垂直軸風力機。,系統(tǒng)設計方案及其相關匹配計算蓄電池,風力發(fā)電系統(tǒng)的儲能裝置就是蓄電池。與發(fā)電系統(tǒng)配用的蓄電池通常在浮充狀態(tài)下長期工作，電池放電給系統(tǒng)提供能源，風機給蓄電池充電，屬于循環(huán)、浮充混合工作方式；它的電能容量需要滿足連續(xù)各種情況下，幾天的負載供電量；多數處于淺放電狀態(tài)。常用的蓄電池主要有三種：鉛酸蓄電池、堿性錫鎳蓄電池和鐵鎳蓄電池。,系統(tǒng)設計方案及其相關匹配計算控制器,控制器的主要

5、作用：,保證風電向蓄電池充電，向負載供電的同時保證各種必要參數的計量、檢測和顯示 當蓄電池過充電或過放電時，可以報警或自動切斷線路，保護蓄電池 按需要提供高精度的恒電壓或恒電流 當蓄電池出現故障時，可以自動切換，啟動備用蓄電池，以保證負載正常用電 當負載發(fā)生短路時，可以自動斷開負載,系統(tǒng)設計方案及其相關匹配計算整流器,三相整流器除了把輸入的三相交流電能整流為可對蓄電池充電的直流電能之外，另一個重要的功能是外界風速過小或者基本沒風時，風力發(fā)電機的輸出功率也很小，由于三相整流橋的二極管導通方向只能是有風力發(fā)電機的輸出端到蓄電池，所以防止了蓄電池對風力發(fā)電機的反向供電。,不可控整流橋,系統(tǒng)設計方案及

6、其相關匹配計算DC/DC變換器,在本文的拓撲結構中采用升壓斬波電路主要是為了拓寬風機的工作范圍，由于在低風速時，整流電壓會很低，但是風力發(fā)電系統(tǒng)對逆變器的輸出電壓幅值有一定的要求，所以需要加入升壓電路，以便完成有源逆變過程。,電流型變換器主電路拓撲,系統(tǒng)設計方案及其相關匹配計算逆變器,為了獲得更高性能的逆變器，基于DCDC開關變換器拓撲的DCAC逆變器越來越引起關注，出現了基于Buck拓撲的雙變換器組合式逆變電路 ，與傳統(tǒng)橋式逆變器相比，其有以下優(yōu)點：電路拓撲新穎，可以選取較大濾波電容，輸出電壓紋波較小，總諧波失真度(THD)也較小，濾波電容可選范圍大，所以濾波電容取大值，濾波電感可取小值，因而電感體積減小，整體的電流動態(tài)響應更快。,逆變器電路圖,Buck DC/AC逆變器主電路,Buck DC/AC逆變器的等效電路,結論,結合大學三年的電力系統(tǒng)方面知識的學習，完成了這次對風力發(fā)電系統(tǒng)的