电子电子杨群.doc

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1、电力电子技术大作业题目：电力电子技术在风力发电中的作用学号：1专业：电子信息工程姓名：杨群任课教师：王凯2016年1月摘要：风力发电是可再生资源中最具开发条件，由于其清洁无污染、施工周期短、投资灵活、占地少，具有良好的社会效应和经济效益，已受到世界各国政府的高度重视。在风力发电的推广应用中，电力电子技术起着非常重要的作用，是风电发展的关键技术之一，而应用电力电子技术和控制技术是有效的实现手段，本文总结了在风力发电中应用较多的几种电力电子器件及控制技术，分析了各种方法的特点、功用和发展。并重点介绍了

2、电力电子技术在风力发电中的主要应用，变速恒频风力发电系统，风力发电的输送方式等，最后对风力发电的前景进行了展望。关键词：电力电子技术风力发电可再生资源控制技术变速恒频0.引言随着经济的发展,环境保护意识不断增强,开发和利用以风能为代表的各类可再生能源已成为人类解决生存问题的战略选择。风力发电技术是目前最成熟的可再生能源发电技术之一,也是许多国家重点开发的新能源发电技术。风能是洁净的，可再生的，储量很大的能源，为了缓解能源危机和供电压力，改善生存环境，在20世纪70年代中叶以后受到重视和开发利用。风

3、力发电有很多独特的优点：施工周期短，投资灵活，实际占地少，对土地要求低等，但仍在并网、输电、风机控制等方面存在问题，阻碍了风力发电的广泛应用。因此，要大规模的应用先进的电力电子技术到风力发电当中，有效的解决现有问题，使得风力发电成为电力行业的生力军。本文将从不同角度展现电力电子技术在风力发电中的应用。1.电力电子技术与风力发电机系统由于简易性以及鲁棒性，失速或者主动失速控制的定速风力发电机系统是2003年以前最常见的系统。主动失速控制主要运用在额定功率超过1MW的大机组，其标准组成是一个齿轮变速箱

4、和无功补偿电容器组。但是此系统也有一定的缺点，例如输出功率高度不稳定性及其在变速箱的消耗。当定速风力发电机系统的缺点被描述出来后，开始倾向于使用变速恒频风力发电机系统。目前，拥有双馈感应电机的变速恒频变桨距调节系统(DFIG)非常流行，在风力发电机系统中将占有重要的地位。它与定速风力发电机系统相比，节省了静止无功补偿器，可以获取更多的电能和提高电网电能质量。由多个电力电子变换器和一个多极同步电机的变速变桨距调节系统在目前也很普遍．由于其能够忽略变速箱，因此，它的结构很有吸引力。除此之外，也存在一些

5、使用单个变速器和多个电力电子变换器的感应电机系统，但是其使用范围不广。2变速恒频风力发电系统变速恒频风力发电系统通过变桨距控制风轮使整个系统在很大的转速范围内按照最佳的效率运行，这是当前风力发电发展的一个趋势。变速恒频风力发电机组的主要特点是:(l)由于采用电力电子变频器，变速恒频风电机组结构相对较复杂;(2)通过对最大功率点的跟踪，使风力发电机组在可发电风速下均可获得最佳的功率输出，提高了发电效率;(3)风轮机可以根据风速的变化而以不同的转速旋转，减少了力矩的脉冲幅度以及对风力机的机械应力，降低

6、机械强度要求;(4)风轮机的加速减速对风能的快速变化起到了缓冲作用，使输出功率的波动减小。(5)通过一定的控制策略(如svPwM控制)对风电机组有功、无功输出功率进行解祸控制，可以分别单独控制风电机组有功、无功的输出，具备电压的控制能力。最后两点非常有利于电网的安全稳定运行、)综合上述特点，变速发电机组适合用于大功率，通常大于IMW的系统。两种变速恒频发电系统变速恒频系统主要又分为同步风力发电机系统和异步风力发电机系统。其中同步发电机系统包括永磁同步发电机系统和电励磁同步发电机系统;异步发电机系统

7、主要是绕线转子异步发电机系统。永磁同步发电机是利用永久磁铁取代转子励磁磁场，其结构比较简单、牢固。永磁同步发电机变速恒频风力发电系统是通过控制一套整流逆变装置，将发电机输出的变频变压交流电转换为满足电网要求的恒频恒压交流电。其典型结构如图1所示。采用电励磁的同步风力发电系统如图2所示，发电机定子通过变频器和电网相连接，转子采用AC/DC整流装置给发电机提供励磁。发电机可以采用变速箱驱动，也可以使用直接驱动。变频器同步风力发电机系统的特点为:(1)发电机发出的全部电功率都通过变换器，变换器容量需要按

8、100%功率选取，比双馈系统容量大，投资和损耗大，谐波吸收困难;(2)可以使用永磁发电机，电机轻，效率高，而且可以采用直接驱动的结构形式，去掉笨重的变速箱;(3)功率变换器为单象限的，结构简单。采用绕线式异步电机的变速恒频风力发电系统(双馈风力发电系统)其典型结构框图如图3所示，可再生住幼—电力电子技术在风力发电中的应用—示。这是一种比较合适的变速恒频方案，该结构定子绕组和电网直接相连接，转子绕组由具有可调节频率的三相电源激励，交流励磁控制通过变频装置向转子提供三相滑差频率的电流进