基于风力发电系统电能变换装置研究

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1、万方数据基于风力发电系统的电能变换装置研究黄应强，苏宪龙，沈涛，赖华，刘桂林，蒋适应(宜宾职业技术学院，四川宜宾644003)摘要：针对目前独立运行风力发电系统通过“交流一直流一交流”的转换方式供电时，存在能量利用率偏低，且往往选不到负载需求电能的缺点，采用了IX：／DC升压及DC／AC逆变技术在风力发电能量转换体系中，设计了一种新型的能量供应体系及其控制策略，并在此基础上应用Matlab／Simulink搭建了仿真程序。通过仿真，得到了用户需要的稳定交流电能，验证了控制策略的正确性及控制方案的可行性，具有很好的推广应用价值和进一

2、步的研究价值。关键词：风力发电；控制策略；电能变换；仿真程序中图分类号：TP29文献标识码：A文章编号：1004—373X(2010)15—0206—03ElectricalEnergyTransformationDeviceBasedonWindPowerGenerationSystemHUANGYing-qiang。SUXian-long，SHENTao，LAIHua，LIUGui-lin，JIANGShi—ying(YibinVocationalandTechnicalCollege，Yibin644003，China)Ab

3、stract：DuetOthelowerenergyavailabilityfactorexistinginthepowersupplymodeofAC-DC-ACtransforminthestand-alonewindpowergenerationsystem，andbecausethepowersupplymodeofAC-DC-ACusuallycouldnotmeetrequire。mentoftheelectricenergythattheloaddemands，DC／DCboostchopperandDC／ACinv

4、erterareadoptedinthewindpowergenerationenergyconversionsystem．Anewenergysupplysystemandacontrolstrategyweredesigned．Thesimulatedpro。gramwascompiledwithMatlab／Simulink．ThestableACelectricenergydemandedbycustomerswasobtainedbytheaidofsimulation．Itverifiesthatthecontrols

5、trategyiscorrectandthecontrolschemeiSfeasible．Keywords：windpowergeneration；controlpolicy；transformationofelectricalenergy；simulatedprogram0引言伴随着经济的发展及人口的增长，人类对能源的需求增加，而以煤炭、石油为主的常规能源存在有限性，且污染和破坏自然环境。风能是一种清洁的可再生能源，并且资源丰富，有着无需开采、运输的特点[1]。目前风力发电系统分非直驱风力发电系统和直驱风力发电系统，前者主要采

6、用齿轮箱对风轮机提速后，驱动常规异步发电机，而直驱风力发电在整个体系结构中，由于省去了增速齿轮箱，减小了风力发电机的体积和重量，省去了维护，降低了风力发电机的运行噪声‘引，所以研究直驱风力发电系统的电能变换装置对提高风电转换效率及开发风力发电技术的推广，有着重要的社会效益和经济效益。1常规直驱风力发电系统的特性直驱风力发电系统采用低速的永磁同步发电机取代了异步发电机，在永磁直驱风力发电系统中，风轮机将捕获的风能以机械能的形式驱动永磁发电机，永磁发电机的转速随着风速的变化而进行变化，发出电压和频率都变化的电能，需要经过电能变换电路输

7、出恒压恒频收稿日期：2010-03—22206的电能‘3。。现阶段常规离网型户用风力发电系统的基本结构如图I所示。风图1常规离网型风力发电系统示意图风速的时变性，使得风力发电机的电压及频率变化，不易于直接被负载利用，所以目前的独立运行风力发电系统通过“交流一直流一交流”的转换方式供电[t]，且要考虑风速很弱及无风的情况，系统的装置中使用了蓄电池进行储能。先用整流器将发电机的交流电变成直流电向蓄电池充电，再用逆变器将直流电变换成电压和频率稳定的交流电输出供给负载使用。系统的能量传输分配中要经过两次能量转换：电能一化学能一电能，能量的

8、利用率偏低，且由于风力发电发出的能量较小，往往达不到负载需求的电能。2改造后的直驱风力发电系统2．1风力发电系统的基本组成针对直驱风力发电的特性，研究设计的风力发电系统应由风轮机、永磁同步发电机、电能变换装置(整流万方数据i现岱皇圣撞丕》呈Q!Q笙