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风力发电中的电力电子变流技术 一、风力发电概述 1、风力发电现状及展望 1、风力发电现状及展望 2、风力发电系统分类 2、风力发电系统分类 2、风力发电系统分类 2、风力发电系统分类 2、风力发电系统分类 3、逆变技术方案 ■电压型PWM逆变方案 3、逆变技术方案 ■电压型PWM逆变方案 3、逆变技术方案 ■电流型PWM逆变方案 4、典型方案实例 ■不可控整流+Boost+逆变方案 4、典型方案实例 ■双PWM背靠背方案 4、典型方案实例 ■双PWM背靠背方案 ▲ 三、调制技术 ■正弦波脉宽调制SPWM——Sinuous Pulse Width Modulation ■空间矢量调制SVM——Space Vector Modulation ▲ 四、大功率变流技术 1、器件串并联技术 2、多电平变流技术 3、多重化技术技术 1、器件串并联技术 1、器件串并联技术 1、器件串并联技术 2、多电平变流技术 ■二极管箝位型多电平技术 2、多电平变流技术 ■二极管箝位型多电平技术 2、多电平变流技术 ■飞跨电容箝位型多电平技术 2、多电平变流技术 ■级联H桥型多电平技术 2、多电平变流技术 ■级联飞跨电容型多电平技术 2、多电平变流技术 ■级联二极管箝位型多电平技术 3、模块并联技术 ■Boost电路的并联技术 3、模块并联技术 ■带耦合电感的Boost电路 3、模块并联技术 ■并联三相单管整流电路 3、模块并联技术 ■逆变器共母线并联 3、模块并联技术 ■并联背靠背 3、模块并联技术 ■并联背靠背 * * 一、风力发电概述 二 、风力发电系统中的典型变流方案 三 、调制技术 四 、大功率变流技术 1、风力发电现状及展望 2、风力发电系统分类 3、风力发电与电力电子变流技术 ■ 全球风电现状及展望 ◆ 2009年,尽管国际金融危机还在持续,全球风电行业仍继续迅速增长,年度市场增长率达到了41%。世界风电市场格局没有发生变化,欧盟、美国和亚洲仍占据了全球风电发展的主流,主要的变化是中国取代了美国,成为当年新增风电装机容量世界第一的国家。 根据全球风能理事会(Global Wind Energy Counci l,缩写GWEC)所编辑的统计报告,全球风电装机容量达到1.58亿kW,累计增长率达到 31.9%。 ◆全球风能理事会、绿色和平和德国航空航天中心 (DLR)自2005年起,每两年更新一次全球风能发展的情景展望。情景展望由参考情景、稳健情景和超前情景三个情景构成。 ■ 我国风电现状及展望 ◆自从1985年第一台风电机组并网发电以来,中国风电经历了缓慢爬升到快速发展的过程,2009年我国风电产业发展领跑全世界,增速超过100%,累计装机居世界第二位,新增装机居世界第一位,装备制造能力居世界第一位,新增装机和风机产量都约占世界的1/3。风电发展的布局没有发生大的变化,内蒙古仍然雄踞榜首。开发商还是大型央企领衔,龙源(国电)、大唐和华能稳居三甲。 ◆全球风能理事会(GWEC)预测;中国国内专家对风电发展形势的判断;本报告对中国风电发展的判断。 ◆内蒙苏尼特右旗风电场和辽宁法库望海寺风电场调研介绍。 ★ ■两大类:恒速恒频发电和变速恒频发电。 ◆恒速恒频发电 恒速恒频发电采用笼形异步电机,其动力系统和电机的机械特性示于图1。发电时涡轮机拖动异步发电机转动,转速略超过同步转速后,转差率s和转矩te变负,电机工作于发电状态。由于只工作在机械特性的线性区,转差率很小(s5%),风速变化时转速基本恒定,所以称恒速发电。随风速变化,通过调整桨叶倾角(pitch angle)β来控制输出功率和转速。 特点: 电气系统简单,适合在野外、缺少维护的环境工作; 转速不变,输出功率和转速的控制全靠倾角控制完成,要求倾角控制响应快,动作次数多,调节机构易疲劳损坏; 强阵风来时,转速不变,机械承受应力大,要求坚固,所以又称“刚性”风力发电。 综合上述特点,恒速发电适合用于小功率,通常不大于600kw。 ■两大类:恒速恒频发电和变速恒频发电。 ◆恒速恒频发电 图1 恒速恒频发电系统和笼型电机机械特性 ■两大类:恒速恒频发电和变速恒频发电。 ◆变速恒频发电 变速恒频发电采用同步发电机或双馈发电机(绕线异步机),风速变化时,转速也随之变化,通过电力电子变换器,使电机接入恒频(50hz)、恒压电网发电。通常转速在±33%范围内变化,风速小时调转速,强风来时调桨叶倾角β。 由于采用了电力电子变换器,变速发电的电气系统较复杂,但能取得如
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