独立式小型风力发电机及其控制器的研究-电力电子与电力传动专业毕业论文.pdf.docx

西姿拜技大学学位论文独创性说明 西姿拜技大学 学位论文独创性说明 本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作 及其取得研究成果。尽我所知，除了文中加以标注和致谢的地方外，论文中不 包含其他人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西安科 技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对 本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名夼斟刁R日期：沙，·乒．赝 学位论文知识产权声明书 本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：研究生在校攻读学位期 间论文工作的知识产权单位属于西安科技大学。学校有权保留并向国家有关部 门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学校可以 将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩 印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时本人保证，毕业后结合学位 论文研究课题再撰写的文章一律注明作者单位为西安科技大学。 必威体育官网网址论文待解密后适用本声明。 ．1 f 学位论文作者签名：香翱2天 指导教师签名：孑≯支钰弋 Ⅵq声仁月I，日 l绪论1绪论 l绪论 1绪论 1．1风力发电技术发展概况 1．1．1独立式风电系统和并网式风电系统 没有与公共电网联接的风力发电系统称为独立式风电系统。在独立式风电系统中， 电能的唯一来源就是风力发电机所发出的电力。为了保证系统工作的稳定性和可靠性， 系统必须配备蓄电池来存储和调节电能的使用，当无风或风速较小时，风力发电机发出 的电能不足以维持负载的正常工作，这时蓄电池便开始向负载提供电能；另一方面，当 风速过大时，除了向负载提供足够的电能外，发电机所发出的剩余的电能还可以由蓄电 池储存起来。 并网式风电系统就是与公共电网相联接的风力发电系统。按是否允许通过供电区变 压器向主电网溃电，并网系统分为可逆流和不可逆流两种，系统结构图如1．1所示。 (a)可逆流并网系统 (a)Reversible Grid-Connected System (b)不可逆流并网系统 (b)Irreversible Grid-Connected System 图1．1并网式风力发电系统结构图 Fig 1．1 Grid-Connected、Mnd Power System跚u咖Diagram 并网系统中有蓄电池的，也称为有储能系统，结构如图1．2所示。有储能系统较无 储能系统具有更高的主动性，当电网出现限电、掉电、停电等情况时仍然可以正常供电。 西安科技大学硕士学位论文图1．2有储能系统 西安科技大学硕士学位论文 图1．2有储能系统 Fi g 1．2 Grid-Connected Wind Power System With Energy Storage Unit 1．1．2风力发电的控制技术 根据空气动力学的研究，风能具有较大的随机性和不确定性，从而导致风力发电机 输出的电功率的频率、电压均随风速的变化而变化，所以，有必要对电能品质进行控制 和整定。同时，由于发电机和一些电力电子装置模型的复杂性，使得对风力发电系统模 型的研究也存在种种困难，即使基于某些有效系统模型的控制技术也仅适合于某个特定 的风电系统或系统的某个特定的工作周期。并且，风力发电机组通常设在风能丰富的地 区，如边远地区、海岛甚至海上，要求能够无人值班运行和远程监控，这就对发电机组 的控制系统可靠性提出了较高的要求。H“Ⅲ。 目前，我国使用较多的是并网的风力发电系统，在并网发电的风电系统中，要求发 电机的输出频率与电网的频率保持一致。保持发电机输出频率恒定的主要方法有两种： 1．恒速恒频：一般采用普通的同步发电机或异步发电机，通过补偿电容器直接并 入电网，由于发电机输出电能的频率满足．厂=pn／60 (P一电机极对数，聆一电机转 速)的关系，要使频率不变，就要保持发电机的转速保持恒定，所以，就需要改变风力 机对风能的利用率来使发电机转速保持不变，这样做就降低了风能的利用率和转换效 率。 2． 变速恒频：变速恒频风电系统的发电机较多采用的是双馈感应电机，在额定的 风速以下时，风力机按优化桨距角定桨距运行，由发电机的控制系统来控制转速，调节 风力机叶尖速比，实现最大风能的捕获。在额定风速以上时，风力机做变桨距运行，由 控制系统通过调节桨距角来改变风能系数，从而控制风机的转速和功率，防止风机由于 超出极限转速而发生事故。 为了提高风力发电效率，降低成本，改善电能质量，实现稳定可靠的运行，风力发 电的控制方法正向着大容量、变转速、直驱化和智能化以及微风发电等方向发展。 2 1绪论1．1．3电力电子技术及设备和发电机 1绪论 1．1．3电力电子技术及设备和发电机 风能是一种不可储存的能源，为了对由风力发电机发出的电能加以利用，