小型风机并网发电系统的设计 ㊣ 精品文档 值得下载

根据本设计的要求从保护电路供电电源等方面做了进步概述。

在完成本设计的理论介绍后，又利用绘图工具将设计中所涉及的电路图原理图结构框图逐的进行了绘制，并在设计的结尾部分附上了本设计的结构框图和主要电路图和控制电路图。

本设计到此已基本结束，由于时间和自己的能力有限，本设计还有很多不尽如人意的地方，希望自己在以后的学习工作中不断去弥补不足。

内蒙古科技大学毕业设计说明书毕业论文附录风机并网发电系统框图内蒙古科技大学毕业设计说明书毕业论文附录系统主要控制电路图内蒙古科技大学毕业设计说明书毕业论文参考文献王革华新能源概论，北京化学工业出版社刘万琨，张志英，李银凤，赵萍风能与风力发电技术，北京化学工业出版社王兆安，黄俊电力电子技术，北京机械工业出版社陈道炼逆变技术及其应用，北京机械工业出版社张荣光伏并网逆变器的研究，重庆大学，苗骞可并网正弦波高效光伏逆变器的研究部分，山东大学，叶杭冶风力发电机组的控制技术，北京机械工业出版社，吴治坚新能源和可再生能源的利用，北京机械工业出版社，刘星平，李炎斌驱动电路的研究，电器开关何跃军，韩旭，彭登峰大功率驱动电路的研究，南昌航空工业学院学报张雄伟，邹霞，贾重，芯片原理与应用，北京机械工业出版社，汪飞可再生能源并网逆变器的研究，杭州浙江大学，内蒙古科技大学毕业设计说明书毕业论文型风力发电机组中采用了永磁同步发电机。

永磁直驱和综合驱动型风力发电机组适应在恶劣环境下运行，且有可靠性高运行维护简单，受到风电场运营商的欢迎。

市场占有率正在大幅增长，是风电很有发展前景的两种机型。

直躯型永磁发电机组，因为取消了齿轮箱，没有传动磨损和漏油所造成的机械故障，提高了机组的可靠性和寿命，减少了齿轮传动机械需要润滑，清洗等定期维护工作。

机械部件传功的减少，降低了机械损耗，提高风电机组效率，同时也降低了风力发电机组的噪音。

取消了齿轮箱，传动轴，机组水平轴方向长度大大缩短，增加机组稳定性。

永磁同步电机与电励磁同步发电机和双馈型交流发电机相比，不用外接励磁电源，没有集电环和电刷，简化了结构，提高了可靠性和机组效率。

直驱式永磁发电机外围面积大，易散热。

由于没有电励磁，转子损耗近似为零，可采用自然通风冷却，结构简单可靠。

发电机功率因数高，其值接近或等于，提高电网运行质量。

定桨距与变桨距定奖距是指桨叶与轮载的连接是固定的，桨距角固定不变，即当风速变化时，桨叶的迎风角度不能随之变化。

变奖距是指安装在轮载上的叶片通过控制改变其桨距角的大内蒙古科技大学毕业设计说明书毕业论文小。

其调节方法为当风电机组达到运行条件时，控制系统命令调节桨距角调到，当转速达到定时，再调节到，直到风力机达到额定转速并网发电在运行过程中，当输出功率小于额定功率时，桨距角保持在位置不变，不作任何调节当发电机输出功率达到额定功率以后，调节系统根据输出功率的变化调整桨距角的大小，使发电机的输出功率保持在额定功率。

无功补偿无功功率补偿装置在电力供电系统中所承担的作用是提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。

所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在个不可缺少的非常重要的位置。

合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少网络的损耗，使电网质量提高。

反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统，电压波动，谐波增大等诸多因素。

控制系统风力发电机并网发电系统中的控制系统主要是测量风速风力机转速无功功率并对桨距变流部分主继电器等进行控制，是整个系统中最核心的部分。

对于变流部分将通过下节进行较为详细的介绍，本节不再赘述。

变流部分设计变流技术作为风力发电机并网发电系统主电路中关键的技术环节，对整个系统起着至关重要的作用。

本设计中主要采用不可控整流逆变方案，也是风力发电系统中广泛采用的种变流技术。

本节将分别介绍独立的不可控整流技术升压斩波技术和逆变技术，以便更好的对变流部分主电路的理解。

不可控整流技术直接驱动型风力发电系统中，由于发电机出口电压的幅值和频率总在变化，需要先内蒙古科技大学毕业设计说明书毕业论文通过整流电路将交流信号变换成直流电，然后再经过逆变器变换为恒频恒压的交流电连接到电网。

但是在整流过程中，由于电力电子器件的作用使得发电机侧功率因数变低并且电流谐波增大，给发电机正常运行带来了不利影响，然而，由于该种方案结构简单，可靠性高，成本低廉同时，不可控整流模块的功率等级可以做到很大，技术瓶颈小，因此在实际应用中仍得到了较为广泛的应用。

该系统前端采用不可控整流桥整流为直流，将风力发电机发出的变压变频的交流电转化为直流电，最后经过变流器环节将电流送入电网。

该系统具有工作稳定，控制简单，成本低廉等优点，适合于中小功率场合。

电容滤波的三相不可控整流电路在电容滤波的三相不可控整流电路中，最常用的是三相桥式结构，图给出了其电路拓扑。

图电容滤波的三相桥式不可控整流电路基本原理该电路中，当对二极管导通时，输出直流电压等于交流侧线电压中最大的个，内蒙古科技大学毕业设计说明书毕业论文该线电压既向电容供电，也向负载供电。

当没有二极管导通时，由电容向负载放电，按指数规律下降。

设二极管在距线电压过零点角处开始导通，并以二极管和开始导通的时刻为时间零点，则线电压为式而相电压为式在时，二极管和开始同时导通，直流侧电压等于下次同时导通的对管子是和，直流侧电压等于。

这两段导通过程之间的交替有两种情况，种是在和同时导通之前和是关断的，交流侧向直流侧的充电电流是断续的，如图所示，另种是直导通，交替时由导通换相至导通，是连续的。

介于二者之间的临界情况是，和同时导通的阶段与和在处恰好衔接了起来，恰好连续。

由前面所述电压下降速度相等的原则，可以确定临界条件。

假设在的时刻速度相等恰好发生。

升压斩波技术斩波技术实现的是直流到直流的变换，直接驱动型风力发电系统中，采用不可控整流方案的场合很多，此时发电机通常采用永磁发电机发出的三相电通过三相不可控整流桥整流后，再进行逆变然后并网发电。

但由于同步发电机在低风速时输出电压较低，无法将能量回馈至电网，因此实用的电路往往在直流侧加入个升压电路。

在低速时，由升压电路先将整流器输出的直流电压提升。

采用此电路可使风力发电机组运行在非常宽的调速范围。

电路是风力发电系统中主要用到的斩波技术，其具有输入内蒙古科技大学毕业设计说明书毕业论文电流连续拓扑结构简单。

效率高等特点。

基本原理图升压斩波电路及其工作波形电路图波形升压斩波电路的原理图及工作波如图所示。

该电路中也是使用个全控型器件。

内蒙古科技大学毕业设计说明书毕业论文分析升压斩波电路的工作原理时，首先假设电路中电感值很大，电容值也很大。

当处于通态时，电源向电感充电，充电电流基本恒定为，同时电容上的电压向负载供电，因值很大，基本保持输出电压为恒值，记为。

设处于通态的时间为，此阶段电感上积蓄的能量为。

当处于断态时和共同向电容充电，并向负载提供能量。

设处于断态的时间为，则在此期间电感释放的能量为。

当电路工作于稳态时，个周期中电感积蓄的能量与释放的能量相等，即式式上式中的，输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。

也有的文献中直接采用其英文名称，称之为变换器。

式中表示升压比，调节其大小，即可改变输出电压的大小。

将升压比的倒数记作，即，则和导通占空比有如下关系式因此，式可表示为式升压斩波电路之所以能使输出电压高于电源电压，关键有两个原因是储能之后具有使电压泵升的作用，二是电容可将输出电压保持住。

在以上分析中，认为处于通态间因电容的作用使得输出电压不变，但实际上值不可能为无穷大，在此阶段其向负载放电，必然会有所下降，故实际输出电压会略低于式所得结果，不过，在电容值足够大时，误差很小，基本可以忽略。

如果忽略电路中的损耗，则由电源提供的能量仅由负载消耗，即内蒙古科技大学毕业设计说明书毕业论文式该式表明，与降压斩波电路样，升压斩波电路也可看成是直流变压器。

逆变技术与整流相对应，把直流电变换成交流电称为逆变。

当交流侧接在电网上，即交流侧接有电源时，称为有源逆变当交流侧直接和负载相连时，称为无源逆变。

基本工作原理以单相桥式逆变电路为例说明其最基本的工作原理。

图中是桥式电路的个臂，它们由电力电子器件及其辅助电路组成。

当开关闭合，断开时，负载电压为正当开关断开，闭合时，为负，其波形如图所示。

这样就把直流电变成交流电，改变两组开关的切换频率，即可改变交流电的频率。

这就是逆变电路最基本的工作原理。

负载图逆变电路及其波形逆变方案，控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术，即通过对系列脉冲的宽度进行调制，来等效的获得所需要波形含波形和幅值。

波形是指脉冲的宽度按照正弦规律变化而和正弦波等效的波形。

随着电子技术的发展，出现了多种技术，其中包括相电压控制脉宽法内蒙古科技大学毕业设计说明书毕业论文随机法线电压控制等，而本文介绍的是采用的脉宽法。

它是把每脉冲宽度均相等的脉冲列作为波形，通过改变脉冲列的周期可以调频，改变脉冲的宽度或占空比可以调压，采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化。

可以通过调整的周期的占空比而达到控制充电电流的目的。

理论基础冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。

冲量指窄脉冲的面积。

效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同。

低频段非常接近，仅在高频段略有差异。

图形状不同而冲量相同的各种窄脉冲面积等效原理把个正弦半波等分，如图所示，然后把每等分的正弦曲线与横轴所包围的面积都用个与此面积相等的等高矩形脉冲来代替，矩形脉冲的中点与正弦波每等分的中点重合。

这样，由个等幅而不等宽的矩形脉冲所组成的波形就与正弦的半周等效。

同样，正弦波的负半周也可用相同的方法来等效。

脉冲波形的宽度可以通过系列算法得到，作为控制逆变器中各开关器件通断的依据。

人们引用通讯技术中调制这概念，以所期望的波形作为调制波，而受它调制的信号称为载波。

逆变电路的工作原理是由单片机产生的单相控制脉冲，经内蒙古科技大学毕业设计说明书毕业论文驱动电路后，控制开关的通断，经直流电压逆变为单相交流电压提供给负载。

改变调制信号的周期与幅值，就可以改变主开关的输出脉冲周期与占空比。

正弦波等效的波形图与正弦波等效的等幅矩形脉冲序列的控制方式由两种控制方式，可以是单极式，也可以双极式，其波形如图所示。

两种控制方式调制方法相同，输出基本电压的大小和频率也都通过改变正弦参考本缩短开发周期。

概括起来，芯片般具有以下主要特点个指令周期内能完成次乘法和次加法内蒙古科技大学毕业设计说明书毕业论文程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据片内具有快速，通常可通过独立的数据总线同时访问两块不同区域具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持快速的中断处理和硬件支持具有在单