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独立运转的小型风力发电体系
作者:管理员    发布于:2020-03-28 14:39   文字:【】【】【
  经过对小型风力发电及其操控技术的开展状况的分析,提出了包含不可控桥式整流器和Buck改换器的体系结构,有利于实现负载盯梢和充放电集成操控,且结构简略、牢靠性高。针对规划方案树立Simulink仿真模型,进行仿真分析,仿真成果证明本规划可行、成果正确。
  引言
  风力发电受风的影响而使发电机输出特性发作很大的改变,发生的电能很难满意负载恒定电压的要求。为解决在无风时提供牢靠电能,在大风时保证发电体系的安全并提供平稳电能,必须对风机输出功率加以操控,既进步风能利用系数.又能进步风机发电量。运用新型高功率的电能改换回路拓扑结构,最大功率点盯梢(MPPT)操控战略和先进的操控理论是进步风力发电体系的能量转化功率的重要方法。以Buck电路作为功率操控主电路的小型风力发电体系结构,电路简略,牢靠性高。在考虑风力发电特点的基础上,有必要对Buck电路进行规划和体系仿真研究。
  小型风力发电体系结构组成
  1.1规划方案的提出
  小型离网风力发电体系结构如图1所示,它主要包含风力机、三相永磁同步发电机、桥式整流器、DC/DC斩波器、蓄电池、逆变器几个组成部分。风力机驱动永磁同步发电机发电,所发出的交流电经整流后给蓄电池充电或供应负载;逆变器将蓄电池或斩波器输出的直流电改换成交流电供负载运用;DC/DC斩波器用来改变风力发电机的负载特性,调理发电机输出功率和操控蓄电池充放电。
  1.2集成操控战略
  综合考虑风速、负载改变和蓄电池充放电特性的负载盯梢和充放电集成操控战略,经过改变发电机电磁转矩-转速特性和运用耗能负载相结合,调理发电机输出电流按照必定规则改变,可以实现体系集成操控的四个根本战略:最大功率操控MPPT、负载盯梢操控、蓄电池充电操控、运行维护操控。
风电
  电路的规划及参数的计算
  2.1永磁发电机
  采用稀土永磁直驱式发电机,减去了增速箱,传动轴部件,避免呈现漏油和因主轴不同轴而引起的振荡,降低了机械故障率,进步了机组功率和牢靠性。
  2.2二极管整流电路
  独立运行的小型风力发电体系多运用桥式不可控整流方法,因为它是由二极管组成。三相整流器除了把输入的三相交流电能整流为可对蓄电池充电的直流电能之外,别的一个重要的功用是在外界风速过小或许根本没风的时分,风力发电机的输出功率也较小,二极管导通方向是由风力发电机的输出端到蓄电池,所以避免了蓄电池对风力发电机的反相供电。
  2.3蓄电池
  基于性能价格比的考虑,大多数选用铅酸蓄电池。放电停止电压VD=22V,充电停止电压VE=30V。蓄电池将DC/DC变换器输出电压钳制在22V~30V的规模内。
  2.4降压斩波电路的参数核算
  经过在功率开关管的控制端施加周期必定,占空比可调的驱动信号,使其作业在开关状态。当开关Q导通时,二极管D截止,发电机输出电压整流后经过能量传递电感触负载供电,一起使电感L能量增加;当开关截止时,电感开释能量使续流二极管D导通,在此阶段电感L把前一段能量向负载开释,使输出电压极性不变且比较平直。滤波电容C2使输出的纹波进一步减小。显然,功率管在一个周期内导通时间越长,传递的能量越多,输出电压越高。
  2.5单相逆变电路
  全桥逆变电路的结构如图3所示。V1-V4为电力电子开关器件。作业时,V1和V4一起导通和关断,V2和V3一起导通和关断,且同一桥臂上的两个开关管不能一起导通,否则会造成直流电源的短路。D1-D4为续流二极管,别离与V1-V4反并联,其作用是为沟通侧向直流侧反应的无功能量提供通道。输出LC滤波器对输出波形中的高次谐波进行滤波处理,使逆变电路输出高质量的正弦波形。
  逆变电路的输出端选用电感和电容构成型低通滤波器,其传递函数为:,逆变器的输出为频率为20kHz的方波,其基波为50Hz,输出SPWM波中含有的谐波主要在2倍和4倍开关频率邻近,逆变器输出滤波:负载电阻为额定负载电阻的50%进行核算,由下列公式:,核算得到滤波电感和电容的取值别离为2mH和13.3μF。
  体系仿真
  依据剖析对小型风力发电体系仿真体系建立仿真模型,并用MATLAB/SIMULINK软件进行仿真剖析。设置仿真剖析参数为:在不同的风速时发电机三相沟通电压有效值的变化规模是40V~80V、开关频率10Hz、负载1kW。仿真结果证明体系达到规划要求。
  结语
  规划的独立运转离网小型风力发电体系的主电路可完成体系的优化运转,有利于进步体系的整体效率及可靠性,具有重要的理论意义和实际应用价值。仿真结果验证了体系的可行性。