小型风力发电机的设计 ㊣ 精品文档 值得下载

收集方面，还是在论文的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了李老师悉心细致的教诲和无私的帮助，特别是他广博的学识深厚的学术素养严谨的治学精神和丝不苟的工作作风使我终生受益，在此表示真诚地感谢和深深的谢意。

在论文的设计过程中还得到了身边同学们的不少帮助，在这里并表示感谢。

最后，向在百忙中抽出时间对本文进行评审并提出宝贵意见的各位老师表示衷心地，真诚的感谢，李函朔年月号逆流继电器。

发电机正常工作的情况下，逆流继电器的电压线圈和电流线圈中通过的电流使触点闭合风速太低的情况下，发电机输出端口电压小于蓄电池两端的电压时，继电器电流线圈电流立刻反向，反向电流产生的磁场和电压线圈产生的磁场作用相反，磁场作用的总和也降低，导致发电机电动势降低因而电压线圈流经的电流也减少，线圈电流作用产生的吸引力随着降低，使触点断开，蓄电池支路断开，使蓄电池不再向电机励磁绕组供电。

可控硅整流交流发电机采用励磁调节器，和永磁式发电机相比较，它的特点是在风速变化的情况下能及时通过调节磁场强度来调节发电机电压，防止对蓄电池的过度充电，延长蓄电池的使用年限通过励磁调节器触点的关断，实现对发电机的过负荷保护。

由于触点的开合相当的频繁，必须对触点的材质和反射弧做对应处理。

整流因为自然当中风速和风向的不稳定性，发电机输出的是不均衡的交流电，且交流电的频率和幅值都在不断的变换，但负载的电器设备都是按照我国规定的正常频率的稳定交流电，因而必须进行的电流变换。

整流器是将发电机发出的交流电转换成直流电，再经过滤波，供给逆变器流向电网或者储存在蓄电瓶中。

整流器按照组成器件可分为全控半控与不可控三种按照交流输入相数可分单相与多相按照电路结构可分零式电路和桥式电路按照变压器二次侧电流方向是单向还是双向可分单拍电路与双拍电路。

本文采用的是三相桥式整流电路。

三相桥式整流电路简化图如图所示。

图三相桥式整流电路习惯将其中的阴极连在起的个晶闸管称为共阴极组，阳极连在起的个晶闸管称为共阳极组。

习惯是希望晶闸管按照从到的顺序导通，所以晶闸管按照如图所示的顺序编号，即共阴极组和三相电源相接的个晶闸管依次为，共阳极组和三相电源相接的个晶闸管分别是。

按照这个编号，晶闸管的导通编号为。

整流电路的负载是带反电动势的阻感负载。

晶闸管的触发角。

共阴极的个晶闸管，阳极所接交流电电动势最高的个导通共阳极的个晶闸管，阴极所接交流电电动势最低的个导通。

任意时刻都有共阳极组和共阴组各有个晶闸管导通，施加在负载上的电压为线电压。

电路工作时候的波形图如下图所示。

图电路工作波形图由于触发角，各个晶闸管都在自然换相点处换相。

由变压器二次绕组的线电压与相电压波形的对应关系可知，相电压的交点即自然换相点，同时也是线电压的交点。

分析线电压的波形图时，既可以从相电压波形分析，又可以从线电压波形分析。

从相电压波形图看，以变压器二次侧的中性点为参考点，共阴极组晶闸管导通时，整流输出电压为相电压在第象限的图形，共阳极组晶闸管导通时，整理输出电压为线电压在第四象限的图形两者之间的差值为总的整流输出电压，对应到相应的线电压波形图上。

从线电压波形图来看，有共阴极中处于导通状态的阳极二极管对应最大的相电压，和共阳极中处于导通状态的阴极二极管最小的那个，输出整流电动势为这两个相电压之差。

为了详细说明各个晶闸管的工作情况，将波形图的个周期分为个小段，每段为，如图所示，每小段当中导通的晶闸管和输出整流电压的情况如表所示。

由表可见支晶闸管的导通顺序为。

表三相桥式整流电路时晶闸管工作情况时段ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ共阴极组中导通的晶闸管共阳极组中导通的晶闸管整流输出电压蓄电池在独立的家用风力发电机系统中，通常使用蓄电池组作为储能装置，蓄电池组的作用是当风力较强或者负载较小时，能将来自风力发电机的电能中的部分储存在蓄电池中即向蓄电池充电当无风或者风力较小或者负载增大时，蓄电池中储存的电能向负载提供部分的电能，弥补风力的不足，达到向负载平稳供电运行的功能。

本系统采用的是铅蓄电池组。

蓄电池的分类蓄电池是电池中的种，它的作用是能把有限的电能储存起来，在合适的地方使用。

它的工作原理就是把化学能转化为电能。

在蓄电池当中应用最广泛的是铅蓄电池。

铅蓄电池正极板是二氧化铅板，负极板是金属铅，通过互插式结构，就是层正极板紧接着层负极板的排列，两极板之间有间隔，填充稀硫酸作为电解液，并用的稀硫酸作电解质。

在充电时，电能转化为化学能，放电时化学能又转化为电能。

电池在放电时，金属铅是负极，发生氧化反应，被氧化为硫酸铅二氧化铅是正极，发生还原反应，被还原为硫酸铅。

电池在用直流电充电时，两极分别生成铅和二氧化铅。

移去电源后，它又恢复到放电前的状态，组成化学电池。

铅蓄电池是能反复充电放电的电池，叫做二次电池。

单个铅蓄电池的电压是，通常把多个铅蓄电池串联起来使用，获得不同的电动势。

汽车上通常用的是个铅蓄电池串联成的电池组。

将所有的正极板连通出来到正极，所有负极板连接作为负极。

特别注意，铅蓄电池在使用段时间后要补充硫酸，使电解质保持含有的稀硫酸。

本文采电流滞环跟踪控制原理图图电流滞环跟踪控制波形图滞环电流控制特点较快的瞬间响应较高的稳定性有快速限流能力，但开关损耗大。

驱动电路驱动电路主电路和控制电路之间，对控制电路的信号进行放大处理的中间电路即放大控制电路的信号使其能够驱动功率晶体管。

按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间信号的性质，可以将电力电子器件分为电流驱动型和电压驱动型两类。

晶闸管是半控型器件，般其驱动电路成为触发电路，下面分别分析晶闸管的触发电路，电力和的驱动电路。

驱动电路特点驱动电路既能保证器件的充分导通又能可靠关断以减低器件的导通和开关损耗具有可靠的保护能力，当主电路或驱动电路自身出现故障时，驱动电路应迅速封锁输出正向驱动信号并正确关断器件以保障器件的安全实现与主电路的电隔离具有较强的抗干扰能力，目的是防止器件在各种外扰下的误开关。

本文采用的是驱动电路。

驱动电路是主电路与控制电路之间的接口，是逆变装置的重要环节，对整个装置的性能有很大影响。

采用性能良好的驱动电路，可使电力电子器件工作在较理想的状态，缩短开关时间，减少开关损耗，对装置的运行效率。

可靠性和安全性都有重要的意义。

驱动电路的基本任务，就是按照控制目标的要求，将单片机输出的脉冲进行功率放大，转换为加在控制端和公共端之间，可以使其开通或关断的信号，从而驱动，保证其可靠工作。

对驱动电路的基本要求如下提供适当的正向和反向输出电压使可靠的开通和关断。

提供足够大的瞬态功率或瞬时电流，使能迅速建立栅控电场而导通。

尽可能小的输入输出延迟时间，以提高工作效率。

足够高的输入输出电气隔离性能，使信号电路与栅极驱动电路绝缘。

具有灵敏的过流保护能力。

目前，在的栅极驱动电路中广泛采用的是集成电路。

其典型接线方法如图。

图集成电路注意如下几点栅射极驱动回路往返接线不能太长般应该小于，并且应该采用双绞线法，防止干扰。

由于集电极产生较大的电压尖脉冲，增加栅极串联电阻有利于其安全作。

但是栅极电阻不能太大也不能太小，如果增大，则开通关断时间延长，使得开通能耗增加相反，如果小，则使得增加，容易产生误导通。

图中电容用来吸收由电源连接阻抗引起的供电电压变化，并不是电源的供电滤波容，般取值为。

脚过电流保护取样信号连接端，通过快恢复二极管接集电极。

接驱动信号，般脚接脉冲形成部分的地，脚接输入信号的正端，端的输入流般应该小于，故在脚前加限流电阻。

为了保证可靠的关断与导通，在栅射极加稳压二极管。

结论本论文研究了小型独立运行风力发电系统的构成及其运行状况，提出了系统构成的具体解决方案，论文的重点在于电气设计部分，因此作者对电气设计各部分进行了具体的论证分析，用编程软件对系统进行了逻辑电路的设计及仿真，证明电路的逻辑性正确无误，做到了按照作者的设计要求切换电路。

然后用对整个实际电路进行了详细的仿真，结果表明，在接入仿真三相交流电的情况下，各个输出端的输出达到了预期的要求，证明了方案的切实可行和正确无误。

将该电气设计接入风机组和逆变电路之间，即可实现将风能转化为标准户用型交电。

参考文献张源风力发电中国电力出版社王兆安，黄俊电力电子技术机械工业出版社李发海，王岩电机与拖动基础清华大学出版社苏绍禹风力发电机设计与运行维护中国电力出版社王长贵，王淳，等小型新能源和可再生能源发电系统建设与管理中国电力出版社付文华，田俊梅小型风力发电机组的应用太阳能李亚西，武鑫，赵斌，许洪华世界风力发电现状及发展趋势太阳能电力工业部西北电力设计院编电力工程电气设计手册北京中国电力出版社，苑舜，韩水编著配电网无功优化及无功补偿装置北京中国电力出版社，何仰赞温增银主编电力系统分析上下册武汉华中科技大学出版社，熊信银发电厂电气部分第三版北京中国电力出版社，中国电力出版社编城市电力网规划设计导则北京中国电力出版社，靳龙章电网无功补偿实用技术北京中国电力出版社，杨德星主编电气设计手册机械工业出版社，李天友主编配电技术中国电力出版社中国电力出版社张保会，尹项的是节铅蓄电池组串联，组成的蓄电池组。

当外电路闭合时，蓄电池组正负极之间的电势差为蓄电池组的端口电压。

蓄电池在充放电过程中，正负极之间端口电压是不相同的，充电时端口电压大于电动势，放电时端口电压小于电动势，这是因为蓄电池组中有内阻。

蓄电池的容量用表示。

蓄电池组的端口电压随着发电过程而降低，而且蓄电池存在最佳充放电时刻。

蓄电池的充放电蓄电池经过多次充放电过程，蓄电池容量将会降低，当容量小于其额定值的时，蓄电池就不能再使用了即蓄电池有定的使用年限蓄电池使用寿命的影响因素有高温高压环境下使用过度充放电蓄电池电解液的浓度大小和过度放电灯因素。

蓄电池的充放电电压不但能直接影响蓄