基于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的電能變換裝置研究

摘 要:針對(duì)目前獨(dú)立運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)通過“交流-直流-交流”的轉(zhuǎn)換方式供電時(shí)，存在能量利用率偏低，且往往達(dá)不到負(fù)載需求電能的缺點(diǎn)，采用了DC/DC升壓及DC/AC逆變技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電能量轉(zhuǎn)換體系中，設(shè)計(jì)了一種新型的能量供應(yīng)體系及其控制策略，并在此基礎(chǔ)上應(yīng)用Matlab/Simulink搭建了仿真程序。通過仿真，得到了用戶需要的穩(wěn)定交流電能，驗(yàn)證了控制策略的正確性及控制方案的可行性，具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值和進(jìn)一步的研究價(jià)值。關(guān)鍵詞:風(fēng)力發(fā)電; 控制策略; 電能變換; 仿真程序

中圖分類號(hào):TP29文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1004-373X(2010)15-0206-03

Electrical Energy Transformation Device Based on Wind Power Generation System

HUANG Ying-qiang， SU Xian-long， SHEN Tao， LAI Hua， LIU Gui-lin， JIANG Shi-ying

(Yibin Vocational and Technical College， Yibin 644003， China)

Abstract: Due to the lower energy availability factor existing in the power supply mode of AC-DC-AC transform in the stand-alone wind power generation system， and because the power supply mode of AC-DC-AC usually could not meet requirement of the electric energy that the load demands， DC/DC boost chopper and DC/AC inverter are adopted in the wind power generation energy conversion system. A new energy supply system and a control strategy were designed. The simulated program was compiled with Matlab/Simulink. The stable AC electric energy demanded by customers was obtained bythe aid of simulation. It verifies that the control strategy is correct and the control scheme is feasible.Keywords: wind power generation; control policy; transformation of electrical energy; simulated program

0 引 言

伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及人口的增長，人類對(duì)能源的需求增加，而以煤炭、石油為主的常規(guī)能源存在有限性，且污染和破壞自然環(huán)境。風(fēng)能是一種清潔的可再生能源，并且資源豐富，有著無需開采、運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)[1]。目前風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)分非直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，前者主要采用齒輪箱對(duì)風(fēng)輪機(jī)提速后，驅(qū)動(dòng)常規(guī)異步發(fā)電機(jī)，而直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電在整個(gè)體系結(jié)構(gòu)中，由于省去了增速齒輪箱，減小了風(fēng)力發(fā)電機(jī)的體積和重量，省去了維護(hù)，降低了風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行噪聲[2]，所以研究直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的電能變換裝置對(duì)提高風(fēng)電轉(zhuǎn)換效率及開發(fā)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的推廣，有著重要的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

1 常規(guī)直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的特性

直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)采用低速的永磁同步發(fā)電機(jī)取代了異步發(fā)電機(jī)，在永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，風(fēng)輪機(jī)將捕獲的風(fēng)能以機(jī)械能的形式驅(qū)動(dòng)永磁發(fā)電機(jī)，永磁發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速隨著風(fēng)速的變化而進(jìn)行變化，發(fā)出電壓和頻率都變化的電能，需要經(jīng)過電能變換電路輸出恒壓恒頻的電能[3]。……