电气工程及其自动化专业论文 风力发电并网控制的变流器研究设计

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山东农业大学 毕 业 论 文 风力发电并网控制的变流器研究设计

院 部 机械与电子工程学院

专业班级 电气工程及其自动化5班

届 次 2015届

学生姓名

学 号

指导教师 副教授

二〇一五年六月五日

装

订

线 ……………….……. …………. …………. ………

目录

摘要................................................................................................................................. I Abstract ......................................................................................................................... II 1 引言. (1)

1.1 课题背景及意义 (1)

1.2 风力发电并网技术 (2)

1.2.1 交流异步发电机形式 (2)

1.2.2 交流同步发电机形式 (3)

1.2.3 交流双馈发电机形式 (4)

2 风电并网时对电网运行所产生的影响 (4)

2.1 对电力电量平衡的影响 (5)

2.2 对电网潮流的影响 (5)

2.3 对电能质量的影响 (6)

2.4 对电压及功率的影响 (6)

3 风力发电变流器的发展概述 (7)

3.1 变流器控制技术发展 (7)

3.2 变流器散热技术发展 (7)

3.3 风力发电变流器发展趋势 (7)

4 风电变流器的基本原理和数学模型 (8)

4.1 直驱式风电并网变流器拓扑结构分类 (8)

4.2 直驱式风电并网变流器系统特点 (8)

4.3 双馈式风力发电机基本原理 (8)

4.4 双馈变流器的工作原理 (9)

5 直驱式风电并网控制的变流器设计 (10)

5.1 风电变流器系统的要求 (10)

5.2 风电变流系统相关参数设计 (10)

5.2.1 主电路的设计 (10)

5.2.2 直流母线电压的选取 (11)

5.2.3 机侧整流器电感的选取 (11)

5.2.4 机侧整流器二极管的选取 (12)

5.2.5 直流母线侧滤波电容的选取 (12)

5.2.6 机侧整流器和网侧逆变器IGBT的选取 (13)

5.2.7 输出滤波器的设计 (13)

6 直驱式风电系统变流器仿真实验 (15)

6.1 风电并网变流器系统的仿真实验 (15)

6.2 仿真实验结果分析 (18)

参考文献 (18)

致谢 (20)

Contents

Abstract ......................................................................................................................... II 1 Introduction .. (1)

1.1 Subject background and significance (1)

1.2 Wind power grid connected technology (2)

1.2.1 AC asynchronous generator form (2)

1.2.2 AC synchronous generator form (3)

1.2.3 AC doubly fed generator form (4)

2 The influence of the wind power grid operation on the operation of the power network (4)

2.1 The impact of power balance of power (5)

2.2 Impact on power flow of power network (5)

2.3 The influence of power quality (6)

2.4 The influence of voltage and power (6)

3 Development of wind power converter (7)

3.1 Development of converter control technology (7)

3.2 Development of converter cooling technology (7)

3.3 Development trend of wind power converter (7)

4 Basic principle and mathematical model of wind power converter (8)

4.1 Topological structure classification of direct drive wind power grid connected

converter (8)

4.2 The characteristics of direct drive wind power grid connected converter

system (8)

4.3 Basic principle of doubly fed induction generator (8)

4.4 Working principle of doubly fed converter (9)

5 Converter design of direct drive wind power grid connected control (10)

5.1 Requirements for wind power converter systems (10)

5.2 Design of correlation parameters for wind power converter system (10)

5.2.1 Design of main circuit (10)

5.2.2 Selection of DC bus voltage (11)

5.2.3 Selection of inductance of machine side rectifier (11)

5.2.4 Selection of diode side rectifier diode (12)

5.2.5 Selection of capacitor of DC bus side filter (12)

5.2.6 Selection of IGBT for machine side rectifier and net side inverter (13)

5.2.7 Design of output filter (13)

6 Simulation experiment of the converter of direct drive wind power system (15)

6.1 Simulation experiment of wind power grid converter system (15)

6.2 Simulation results analysis (18)

References (18)

Acknowledgement (20)

风力发电并网控制的变流器研究设计

张磊

（山东农业大学机械与电子工程学院泰安 271018）

摘要：随着当今社会经济的发展，对电能的需求量日益增加，可再生新能源也越来越成为人们的“新宠儿”。风能作为一种可再生重要的清洁新能源也渐渐引起人们的青睐和重视，已逐渐成为可再生能源的开发利用、国家面对能源危机的共同选择，经过近些年的飞速发展，已逐渐成为我国三大能源之一，风力发电技术也随之获得迅猛发展，并日臻成熟。

在风力发电技术领域，尤其是并网控制方面，变流器是系统并网最重要的部件之一，因此对它的研究显得更加重要。本篇论文先简要介绍了可再生能源中风力发电的发展现状以及发展趋势，风力发电技术在发电过程中的分类构造类型，比较其优缺点。紧接着，主要从电力电量、电网潮流、电能质量、电压及功率等四个方面说明在风电并网中，对系统大、小电网所形成的冲击影响[1]，介绍在风力发电中变流器的类型和部分发展趋势的探求。

本文主要介绍了直驱式风电变流器的基本原理和数学模型和双馈式风电变流器的基本原理和数学模型，并且更加侧重于直驱式风力发电在并网控制过程中的变流器设计。

为了获得并网系统的运行安全稳定性，在MATLAB仿真平台中搭建发电机侧整流器的风力发电并网变流器系统的仿真模型进行仿真实验。仿真结果表明,本文设计的风电并网变流器以及控制策略具有科学性和合理性。

关键词：风力发电变流器并网控制直驱式风机

Research and design of converter for grid connected control

of wind power

Lei Zhang

(Mechanical & Electrical Engineering College of Shandong Agricultural University, Tai’an,

Shandong 271018)

Abstract：With today's social and economic development, the increasing demand for electrical energy, renewable energy, also has become more and more people, "the new darling." Wind energy as a renewable important new clean energy has gradually attracted people's favor and attention, has gradually become the development and utilization of renewable energy, the country is faced with the common choice of the energy crisis, after the rapid development in recent years, has gradually become one of China's three major energy, wind power generation technology also followed the rapid development, and maturity.

In the field of wind power generation technology, especially in grid control, the converter is the most important part of the grid connected system, so it is more important to study it.. This paper briefly introduces the development of renewable energy sources of wind power and the development trend of wind power generation technology in the classification of the construction process of the type, comparing their advantages and disadvantages. Immediately after that, mainly from power, power flow, power can four aspects of quality, voltage and power of description in grid connected wind power, large and small system grid formed by the impact of [1], the search in wind power converter type and part of the development trend.

Are introduced in this paper the basic principle and mathematical model of the basic principle and mathematical model of wind power converter and doubly fed wind power converter direct drive, and more focused on the direct drive wind power generation in the grid control in the process of the design of the converter.

In order to obtain the security and stability of the grid connected system, the simulation model of the wind power grid connected converter system of generator side rectifier is built in the MATLAB simulation platform.. The simulation results show that the wind power grid converter and the control strategy are scientific and reasonable..

Keywords: Wind power converter and grid connected control of direct drive wind turbine

1 引言

1.1 课题背景及意义

在当今世界中，环境的恶化、能源的枯竭已经成为制约人类社会发展的重大问题。在能源燃料中，比如煤炭、石油等一次化石能源在人类大量的长期的开发利用下日渐枯竭。目前在世界生态环境不断恶化和化石能源大量开采的情况下，世界各国正在不断地加大投入新能源的研发以及利用力度，以此来缓解能源危机所带来的一系列问题[2]。

可再生能源是指在自然界中能够不断利用，并且循环再生的清洁一次能源。通常我们所说的可再生能源主要有太阳能、地热能、水能、风能、生物能和潮汐能。

从能源技术和资源蕴藏量进行分析，适用于大规模发电的可再生清洁能源主要有太阳能、风能、水能、生物能、海洋能等。这些能源的资源潜力非常大并且可以得到永续利用，因此基本不存在面临资源枯竭的问题，同时这些清洁能源循环再用,环境污染比较低。因此，考虑到这些可再生能源的可持续利用性和清洁性,人们把更多的注意力放在这方面，并且在技术方面也得到了飞跃式发展。另外，核能、清洁煤等可再生能源均属于可持续能源，为响应国家科学发展观规划，实现可持续发展能源战略，显著提高能源的利用率也是一个非常重要的方面[3]。

在众多新兴的新能源发电技术中，风力发电明显是技术最成熟，而且最具备大规模开发利用，十分具备发展前景的一种发电方式。另外，风力发电在改善自然生态环境，优化地区性能源结构，促进区域性经济可持续跨越发展等方面具有非常显著的优势，世界各国都加大风力发电的资金和技术投入。世界上的风能资源储备含量极其丰富，根据科学家预测，预计到2020年，世界总的电力需求总量约为26万亿千瓦时，而在那个时候只要可以成功利用30%左右的风力资源，就可以满足世界一定范围内的基本电力需要[1]。

随着风力发电中并网技术的快速不断发展，风力发电成本正在迅速减少。按照美国可再生能源实验室的调查研讨数据统计，在1980-2005年的期间内，风力发电以90%左右的成本呈现快速下降的趋势，其下降速度远超于其他同类别的可在生能源。到2008年底，世界总的风力发电装机发电量平均每年能够达到

260TWh，约占全球总的发电量比例的1.5％；仅在2009年一年的时间里，全球新增的风电装机容量就达到了37500MW，而全球总的装机容量仅为157900MW，增速达到30%多。另据专业人士预测，到2020年的时候，全球总的装机容量将有可能达到1500GW，风力发电装机容量有望在现有装机容量的基础上扩大到至少10倍以上，将至少为全世界提供12％左右的电力[4]。

在2005年的时候，中国政府出台了《可再生能源法》，大力支持可再生能

源的使用与发展，并且我国在新能源领域积累了比较长足的发展。我国风力发电装机总容量连续4年得到了成倍增长，已位居世界第三位。在2010年底，风力发电装机总容量达到了4000万千瓦，位居世界第二位。除此之外，太阳能光伏发电产业也得到了快速发展，全球市场占有率在短时间里达到了40%[2]。在中国的“十二五”规划中，新能源的发展目标已被初步确定为，太阳能发电装机总容量为500万千瓦，而风力发电的装机总容量为9000万千瓦。而在电力行业“十二五”的规划与统计中，在2015年一年时间里，风力发电装机总容量达到1亿千瓦，太阳能发电装机总容量达到200万千瓦，而且到2020年风电装机总容量将达到1.8亿千瓦，太阳能总的发电容量达到2000万千瓦[5]。

据官方数据统计，截至2011年12月，中国风力发电累计装机总容量约占全球装机总量的26.3%，位列世界第一。中国已经渐渐有了在将来成为世界“风能强国”，并且引领世界风能快速发展的良好基础。就现在而言，我们的风电领域创新主要集中在技术引进、消化吸收后的再创新，集成创新弱，原始创新更少，这样将会严重阻碍我国风电领域的快速发展，甚至影响社会整体进步，因此要求得跨越发展，就必须发展自主创新[3]。要做到真正的原始创新就必须严抓、狠抓基础方面的研究工作。这是一项极其艰苦的工作，要经过很长期的艰苦奋斗才能做出一个比较有价值的、并且有很大实用性的研究成果。

由此可见，在发展低碳经济背景下，可再生新能源产业迎来了发展的机遇黄金期。风力发电作为一项重要的可大规模推广的清洁可再生能源,必将在中国的新能源市场中占据非常重要的一席之地。因此，风力发电技术的相关方面的研究在推进风电产业的快速健康发展中起着至关重要的作用[6]。

1.2 风力发电并网技术

一般在风力发电中，可以利用的风速通常为3-20m/s，依据与风轮机相串接的发电机转速是否不变，风力发电可分为变速运行和恒转速运行两种方式；而依据发电机内部结构的不同，又可大抵划分为交流异步发电机、交流同步发电机和交流双馈发电机等几种方式的风力发电并网系统[7]。

1.2.1 交流异步发电机形式

风力发电毕业论文

风力发电毕业论文 目录 摘要............................................................ I 前言 (1) 1 风力发电的现状背景和意义 (2) 1.1 风力发电的现状 (2) 1.2 风力发电的潜力 (3) 1.3 发展风电刻不容缓 (4) 2 风力发电机 (5) (一)风力发电机主要类型 (5) 2. 1 恒速风力发电机 (5) 2. 2 有限变速风力发电机 (5) 2. 3 变速风力发电机 (5) (二)不同风力发电机的综合比较 (7) 2. 4 年能量利用率和经济性的对比分析 (7) 2. 5 不同类型风力发电机市场应用情况 (7) 3 风力发电控制技术 (9) 3.1 变桨距风力发电技术 (9) 3.2 主动失速／混合失速发电技术 (9) 3.3 变速风力发电技术 (9) 3.4风力发电系统的智能控制 (10) 3.5 模糊控制 (10)

3.6 神经网络控制 (10) 3.7技术发展趋势展望 (11) 4 未来发展的建议 (12) 参考文献 (13) 致谢 (14)

前言 自然界的风是可以利用的资源，然而，我们现在还没有很好的对它进行开发。这就向我们提出了一个课题：我们如何开发利用风能？自然风的速度和方向是随机变化的，风能具有不确定特点，如何使风力发电机的输出功率稳定，是风力发电技术的一个重要课题。迄今为止，已提出了多种改善风力品质的方法，例如采用变转速控制技术，可以利用风轮的转动惯量平滑输出功率。由于变转速风力发电组采用的是电力电子装置，当它将电能输出输送给电网时，会产生变化的电力协波，并使功率因素恶化。因此，为了满足在变速控制过程中良好的动态特性，并使发电机向电网提供高品质的电能，发电机和电网之间的电力电子接口应实现以下功能：一，在发电机和电网上产生尽可能低的协波电波；二，具有单位功率因素或可控的功率因素；三，使发电机输出电压适应电网电压的变化；四，向电网输出稳定的功率；五，发电机磁转距可控。此外，当电网中并入的风力电量达到一定程度，会引起电压不稳定。特别是电网发生短时故障时，电压突降，风力发电机组就无法向电网输送能量，最终由于保护动作而从电网解列。在风能占较大比例的电网中，风力发电机组的突然解列，会导致电网的不稳定。因此，用合理的方法使风力发电机组电功率平稳具有非常重要的意义。

风力发电机并网逆变器

并网逆变器： 是光伏发电站和并网风力发电站的核心设备。为保证发电站的稳定运行，对并网逆变器的可靠性提出了很高的要求，由于光伏和风力发电的坏境恶劣，提供的直流电源稳定性很差，这就更进一步要求并网逆变器的保护功能完善，抗各种冲击能力强。 OUYAD并网逆变器是欧亚玛公司自行研发的全单片机控制的具备全球巅峰技术的新一代智能型并网逆变器。 自投产一年以来，已大量出口到瑞典，英国，德国。（主要是1KW，2KW，3KW，5KW，15KW，25KW，60KW）到目前为止还是零故障率。 OUYAD并网逆变器具备如下特性： 1.由单片机控制，产品稳定性得到保证。 2.逆变器并网输出，跟踪电网达到毫秒级，同电网完全同步。 3.逆变器检测电网在三秒内电网正常时，逆变器才开始并网工作。保证了逆变器不会因电网频繁波动而损坏。 4.逆变器并网工作时当电网出现中断，或过高，过低时，逆变器会在≤10ms内自动锁机。 5.具备输出短路，过载等保护功能。 6.输出功率恒定。（DC电压正常时） 7.当风力发电风力不足，或光伏发电太阳能不足时，具体表现在DC电压下降，并网逆变器会随之减小输出功率。当DC过低达到逆变器DC保护点时，逆变器会自动锁机停止工作，当DC恢复时，逆变器又自动开始工作，并网输出。 8.当风力发电风力过大（如台风），或光伏发电太阳光照强度过大时，具体表现在DC过压时，逆变器会自动保护锁机。当DC恢复正常时，逆变器又自动恢复工作并网输出。 9.通讯接口：RS232，RS485，USB 接口。（可选） 10.DCtoAC高转换效率，可达90---96% 型号说明：NB-S6KW1 NB：表示并网型逆变器

风电变流器简介

风电变流器简介 快速浮点运算能力的“双DSP的全数字化控制器”；在发电机的转子压定向矢量控制策略；系统具有输入输出功率因数可调、自动软并网变流器采用三相电压型交-直-交双向变流器技术，核心控制采用具有防尘、防盐雾等运行要求。 变流器可根据海拔进行特殊设计，可以按客户定制实现低温、高温、和最大功率点跟踪控制功能。功率模块采用高开关频率的IGBT功率QHVERT-DFIG型风电变流器基本原理 器件，保证良好的输出波形。这种整流逆变装置具有结构简单、谐波制，是目前双馈异步风力发电机组的一个代表方向。 变流器工作原理框图如下所示： 统，实现了基于风机最大功率点跟踪的发电机有功和无功的解耦控能质量。这种电压型交-直-交变流器的双馈异步发电机励磁控制系含量少等优点，可以明显地改善双馈异步发电机的运行状态和输出电变流器提供实时监控功能，用户可以实时监控风机变流器运行状态。侧变流器实现定子磁场定向矢量控制策略，电网侧变流器实现电网电本文将针对市场上主流的双馈型风电变流器进行简介。 型风电变流器系统功能 变流器通过对双馈异步风力发电机的转子进行励磁，使得双馈发电机关，目前已实现规模化的生产。 06年成功研制第一台风电变流器以来，不断寻求技术革新严把质量风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视，我国变流器配电系统提供雷击、过流、过压、过温等保护功能。 的定子侧输出电压的幅值、频率和相位与电网相同，并且可根据需要风能资源丰富，近几年来国家政策也大力扶持风电产业。我公司自求扩展），用户可通过这些接口方便的实现变流器与系统控制器及风进行有功和无功的独立解耦控制。 机和电网造成的不利影响。 变流器提供多种通信接口，如Profibus, CANopen等（可根据用户要场远程监控系统的集成控制。 变流器控制双馈异步风力发电机实现软并网，减小并网冲击电流对电转子侧逆变器、直流母线单元、电网侧整流器。 原理图如下： 控制器、监控界面等部件。 变流器主回路系统包含如下几个基本单元： QHVERT-DFIG型风电变流器系统构成 变流器由主电路系统、配电系统以及控制系统构成。包括定子并网开关、整流模块、逆变模块、输入/输出滤波器、有源Crowbar电路、功率柜主要由功率模块、有源Crowbar等构成。 功率柜：主要负责转子滑差能量的传递。 并网柜：主要用于变流器与发电机系统和电网连接控制、一些控制信控制柜主要由主控箱、PLC、滤波器、电源模块等组成。 并网柜主要由断路器、接触器、信号采集元件、UPS、加热器、信号变流器控制结构框图如下： 接口部分等构成。 号的采集以及二次回路的配置。 上述各功能分配到控制柜、功率柜、并网柜中： 约了机舱空间，柜中还可提供现场调试的220V电源。 成有并网控制系统，用户无须再配置并网柜，提高了系统集成度，节制指令,控制变流器的运行状态 控制系统由高速数字信号处理器（DSP）、人机操作界面和可编程逻配电系统由并网接触器、主断路器、继电器、变压器等组成，自身集辑控制器（PLC）共同构成。整个控制系统配备不间断电源（UPS），控制柜：控制柜主要对采集回的各种模拟数字信号进行分析,发出控便于电压跌落时系统具有不间断运行能力。 成功满发，截止目前运行状态稳定。 附：北京清能华福风电技术有限公司简介 目前在赤峰、大安等风场正陆续进行变流器吊装施工。 限公司自主研发的1.5MW风电变流器在国电联合动力技术有限公司北京清能华福风电技术有限公司成立于2006年7月，由“国内高压变求。 2009年12月28日经过2天的现场调试，北京清能华福风电技术有及其现场调试所相关技术人员的支持下，已于哲里根图风场全部并网公司坐落于中关村科技园，依托清华大学电力系统国家重点实验室的厚的资金、科研、市场、服务实力，为国家大力鼓励、扶持的风力发电事业，提供其拥有自主知识产权的核心装备——兆瓦级风力发电机变流器及其电控系统。一流技术以及利德华福专业化、规模化、现代化的生产厂房，凭借雄以达到满功率发电和连续运行的要求，系统品质达到了风场应用的要资控股，是专门从事开发、制造风电变流器与控制系统产品的高新技术企业。 频器领域最具影响力的企业”——北京利德华福电气技术有限公司投3月至今，在河北建设投资公司和东方汽轮机有限公司的支QHVERT-DFIG型风电变流器具有以下一些特点： 优异的控制性能 完备的保护功能 少发电机损耗，提高运行效率，提升风能利用率。 风速范围内的变速恒频发电，改善风机效率和传输链的工作状况，减 型风电变流器技术特征 型风电变流器可以优化风力发电系统的运行，实现宽良好的电网适应能力 具备高可靠性，适应高低温、高海拔等恶劣地区运行 变流器在河北海兴风电场成功并网发电，通过240小时验收，目前已无故障连续运行8000多小时。成功经历了夏季高温、冬季降雪后的持下，北京清能华福风电技术有限公司自主研发生产的1.5MW风电QHVERT-DFIG型风电变流器最新动态 模块化设计，组合式结构，安装维护便捷 2丰富的备品备件；专业、快速的技术服务 低温、海边盐雾等运行环境的考验，事实证明了：清能华福变流器可

风力发电原理论文汇总

风力发电的基本原理 1 引言 风是最常见的自然现象之一，是太阳对地球表面不均衡加热而引起的“空气流动”，流动空气具有的动能称之为风能。因此，风能是一种广义的太阳能。据世界气象组织（WMO）和中国气象局气象科学研究院分析，地球上可利用的风能资源为200亿kW，是地球上可利用水能的20倍。中国陆地10m高度层可利用的风能为2.53亿kW，海上可利用的风能是陆地上的3倍，50m高度层可利用的风能是10m高度层的2倍，风能资源非常丰富。 2 风力发电基本理论知识 2.1 风能的计算公式 空气运动具有动能。风能是指风所具有的动能。如果风力发电机叶轮的断面积为A，则当风速为V的风流经叶轮时，单位时间风传递给叶轮的风能为 其中：单位时间质量流量m=ρAV 在实际中， 式中： P W—每秒空气流过风力发电机叶轮断面面积的风能，即风能功率，W； C p—叶轮的风能利用系数； m—齿轮箱和传动系统的机械效率，一般为0.80—0.95，直驱式风力发电机为1.0； e—发电机效率，一般为0.70—0.98； ρ—空气密度，kg/m3； A—风力发电机叶轮旋转一周所扫过的面积，m2； V—风速，m/s。 2.2 贝茨（Betz）理论 第一个关于风轮的完整理论是由德国哥廷根研究所的A·贝茨于1926年建

立的。 贝茨假定风轮是理想的，也就是说没有轮毂，而叶片数是无穷多，并且对通过风轮的气流没有阻力。因此这是一个纯粹的能量转换器。此外还进一步假设气流在整个风轮扫掠面上的气流是均匀的，气流速度的方向无论在风轮前后还是通过时都是沿着风轮轴线的。 通过分析一个放置在移动空气中的“理想”风轮得出风轮所能产生的最大功率为 式中： P max—风轮所能产生的最大功率； ρ—空气密度，kg/m3； A—风力发电机叶轮旋转一周所扫过的面积，m2； V—风速，m/s。 这个表达式称为贝茨公式。其假定条件是风速与风轮轴方向一致并在整个风轮扫掠面上是均匀的。 将式除以气流通过扫掠面A时风所具有的动能，可推得风力机的理论最大效率 式即为有名的贝兹（Betz）理论的极限值。它说明，风力机从自然风中所能索取的能量是有限的，其功率损失部分可以解释为留在尾流中的旋转动能。 能量的转换将导致功率的下降，它随所采用的风力机和发电机的型式而异，因此，风力机的实际风能利用系数Cp<0.593。 2.3 温度、大气压力和空气密度 通过温度计和气压计测试出实验地点的环境温度和大气压，由下式计算出空气密度。 式中：ρ—空气密度，kg/m3； h—当地大气压力，Pa；

中国风电变流器市场分析

中国风电变流器市场分析 https://www.sodocs.net/doc/061341495.html, 2009-6-15 共有346人次浏览文字大小：[ 大中小] 收藏本页 一、2008年国内风电装机情况 2005年开始我国风电行业开始进入快速发展阶段，连续3 年累计装机增速超过100%。08 年我国新增风电机组5130 多台，单机平均装机功率已经超过1MW，累计风电机组已经达到了11600 多台，累计装机容量已经达到12210MW，超过印度成为亚洲累计风电装机容量最大的国家。目前我国风场主要分布在24 个省（市、区），比2007 增加了重庆、江西和云南等三个省市，内蒙古、辽宁、河北和吉林等四个风能资源较为丰富的省区目前累计装机均已超过 100 万kW。 图表我国风电累计装机容量连续3 年翻番 资料来源：世界风能协会 从目前全球各国的风电装机发展趋势来看，中国和美国已经成为未来推动全球风电发展的主要推动力。我国08 年累计装机容量排名全球第四，而新增装机容量则位于全球第二，仅次于美国。

图表 2008 年全球装机情况统计 资料来源：世界风能协会 二、风力发电变流器市场发展现状 风力发电机组的技术发展很大程度上得益于变速恒频的应用，变速恒频已经成为目前兆瓦级以上风力发电机组的主流技术。所谓变速恒频，就是通过调速控制，使风力发电机组风轮转速能够跟随风速的变化，最大限度地提高风能的利用效率并有效降低载荷，同时风轮及其所驱动的电机转速变化时，保证输出的电能频率始终与电网一致。机组的调速控制可以通过机械或电气控制等不同的途径来实现，但是目前最为成熟，也是应用范围最为广泛和最具发展前景的技术是利用变流器的技术方案。变流技术的应用不仅有利于机组提高效率，同时对机组的并网和对电网的安全稳定运行起到了良好作用。 变流器在变速恒频型风电装置中应用的主流的技术方案目前主要有双馈型和直驱型两种，属于风力发电机组大型核心部件之一，其发展道路体现了国内自动化技术在风电领域的发展轨迹。 1、风电变流器市场需求情况 风电变流器是风电整机的核心零部件，从目前的实际安装情况看，国内的兆瓦级风电变流器多数为进口，其单个售价在90万元左右。 我国风场每千瓦投资成本大概在9000-10000 元之间，其中70%-75%投资于风机设备（含塔架），变流器在风电整机成本中占10%的比例。按照变流器在风电投资中的比例进行测算，2008年国内风力发电变流器的市场需求额约为30亿元。 2、国内生产情况 由于同众多工业自动化涉及的领域一样，风电领域的自动化关键技术甚至产品始终为国外企业所掌控，而国内工业自动化厂家也不愿将巨大利润拱手相让，技术追赶的脚步也越来越快。 由于风力发电整体技术起步比较晚，所以现今我国风电场应用的风电变流

兆瓦级风力发电变流器

兆瓦级风力发电变流器 风力发电，是面向未来最清洁能源之一。PowerWinvert系列兆瓦级风力发电变流器，是为风力发电机与电网之间建立的桥梁和纽带，它是一种将多变的风力电能变换成稳定的电能馈入电网的技术。 PowerWinvert系列兆瓦级风力发电变流器，采用多重化ＰＷＭ技术，通过多重叠加将多台变流单元并联，形成不同功率等级的变流器。它不仅具有输出波形近似正弦的特点，而且具备一定的冗余能力，单台故障单台退出，不影响其它变流单元正常工作。 哈尔滨九洲电气股份有限公司应用现代电力电子技术、电力并网技术以及计算机控制技术等科研成果，依据市场需求而研制开发的这一高效型风电产品，采用先进、独特的桥式逆变技术、优秀的光纤传送技术、ＩＧＢＴ过流处理技术、完善的过电压保护技术、波形连续变换技术以及远程通讯控制技术等，汇集了国外同类产品的优点，是满足当今风电机组、电网输变电要求的新一代风电变流产品。 九洲电气，自一九九七年成立以来，一直从事现代电力电子并网技术的研究，目前已经建成了全国最大的并网变流器试验站，可以对风电系统中的变流器进行模拟试验和测试，并网功率可达5兆瓦。PowerWinvert系列兆瓦级风力发电变流器，采用专门的变流器生产技术和生产工艺，可满足风电系统对变流器高可靠性、高环境适应性和无人值守的苛刻要求。 分类及原理 九洲电气研制的PowerWinvert系列风力发电变流器，专为变速恒频风力发电系统设计，主要分为PowerWinvert–A型、PowerWinvert–B 型和PowerWinvert–Ｃ型。 PowerWinvert-A型 为二极管整流直驱用型 采用二极管整流、ＢＯＯＳＴ升压及ＰＷＭ逆变方式，电压等级４００Ｖ、６９０Ｖ，功率从７５０ｋＷ到３ＭＷ。 产品用途 用于无齿轮箱的直驱或带齿轮箱的半直驱式的永磁同步风力发电系统全功率变换。 基本原理 电机侧采用二极管整流＋ＢＯＯＳＴ升压电路，实现ＡＣ／ＤＣ稳压及升压变换，形成１２００ＶＤＣ的直流电压源，再经ＰＷＭ逆变变流单元变换成稳定电压和频率的三相交流电，输送到电网。变流单元采用多重化ＰＷＭ技术，输出波形近似正弦，具有谐波小，效率高的特点。 PowerWinvert-Ｂ型 为双PWM直驱用型

风力发电机论文关于风力发电的论文

风力发电机论文关于风力发电的论文 影响风力发电机组功率的因素 摘要：风力发电机作为一种绿色能源有着改善能源结构、经济环保等方面的优势，也是未来能源电力发展的一个趋势。但风力发电机在工作时由于受到环境或本身结构的影响，其功率会受到影响。文章就影响风力发电机组功率的各方面因素进行探讨。 关键词：风力发电机；功率影响因素；功率曲线；发电量 一、功率曲线与发电量 功率曲线反映了风力发电机组的功率特性，是衡量机组风能转换能力的指标之一，设备验收时功率曲线往往是被重点考核的对象。其实，评价一种机型功率曲线的好坏不应单纯地只关注那些图表中所给定的“风速—功率”对应值，还应根据现场情况进行具体分析：风力机组的功率特性关键取决于叶片的气动特性和机组的控制策略。众所周知，叶片的气动设计实际上是一个优化的结果，受其他条件限制，无法达到所有风速工况下效率均最好的目标。而机组实际运行的外部条件可能与设计存在较大差异，因此需要采取技术措施以实现发电量最大。一般来讲，失速型机组应根据风频分布调整合适的安装角，使风频最高的风速段出力最好。而变桨距机组则应根据湍流等风速特性优化控制策略。因此为了追求发电量优化的目标，实际的功率曲线与理论值会存在一个合理的偏差。

二、风力发电机组实际功率曲线与标准功率曲线的差异 根据风力发电机组在一段时间内输出功率和同一时刻的风速之间的对应关系，即可得到风电机组的实际功率曲线，比较理想的状况是单独设立一套独立的测量系统，对机组的功率数据进行记录，同时测量环境气温、大气压力和风速等环境参数，根据记录的数据，绘制出风力发电机组的实际功率曲线，同时根据环境气温、大气压力对实际功率曲线进行修正，观察机组实际功率曲线与标准功率曲线的差异是否在正常的范围内。在实际工作中，由于受现场条件和机组数量较大的限制，多利用机组控制系统的测量数据，通过中央监控系统进行记录，这种方式存在两个弊端：一是多数风力机的风速仪位于叶轮的后部，风速的测量准确度受到影响，其次机组控制系统没有环境气温、大气压力等环境参数的测量或测量值不准确，需要补充其它辅助装置进行数据的补充。因此采用这种方式分析处理得到的机组实际功率曲线应允许有一定的误差。 本文所有数据源于一套为上海电气的SEG—1250风机监控系统，数据存储时间间隔为1分钟。 选定这种风力机的数据，是因为这种风力机在风力机类型上比较普遍，同属于三叶片、上风向、定桨距失速调节型风力机，额定功率相同，叶轮转速相同，均为33rpm，叶轮直径普遍。 在图1中，风力机的实际功率曲线均未经过环境温度和大气压力

风电变流器项目申报材料

风电变流器项目 申报材料 规划设计/投资方案/产业运营

摘要说明— 目前，风电作为应用最广泛和发展最快的新能源发电技术，已在全球 范围内实现规模化应用。在风力发电设备中，风电变流器是风力发电机组 不可缺少的能量变换单元，是风电机组的关键部件之一。风电变流器的行 业规模一般以风电机组装机容量衡量。 该风电变流器项目计划总投资14381.39万元，其中：固定资产投资11092.81万元，占项目总投资的77.13%；流动资金3288.58万元，占项目 总投资的22.87%。 达产年营业收入26846.00万元，总成本费用21187.27万元，税金及 附加244.59万元，利润总额5658.73万元，利税总额6683.83万元，税后 净利润4244.05万元，达产年纳税总额2439.78万元；达产年投资利润率39.35%，投资利税率46.48%，投资回报率29.51%，全部投资回收期4.89年，提供就业职位419个。 报告内容：项目总论、投资背景及必要性分析、市场调研预测、产品 规划、项目建设地研究、项目土建工程、工艺先进性分析、项目环保研究、职业保护、风险评价分析、项目节能分析、项目实施计划、项目投资计划 方案、经济效益评估、综合评价结论等。 规划设计/投资分析/产业运营

风电变流器项目申报材料目录 第一章项目总论 第二章投资背景及必要性分析第三章产品规划 第四章项目建设地研究 第五章项目土建工程 第六章工艺先进性分析 第七章项目环保研究 第八章职业保护 第九章风险评价分析 第十章项目节能分析 第十一章项目实施计划 第十二章项目投资计划方案 第十三章经济效益评估 第十四章招标方案 第十五章综合评价结论

风能发电3000字论文

关于新能源风能发电论文 姓名：王刚 班级：0801013328

风能发电 在不断持续的能源紧张中，不少人想到了新能源利用。利用洁净的能源（可再生能源）是人类社会文明进步的表现、是科学技术的发展、是环保理念的体现。洁净能源指太阳能、风能、潮汐能、生物能等，这都是可再生取之不尽的能源，特别是风能技术最为成熟，经济可行性较高，是一种较理想的发展能源。风是地球上的一种自然现象，它是由太阳辐射热引起的。风能是太阳能的一种转换形式，是一种重要的自然能源。太阳照射到地球表面，地球表面各处受热不同，产生温差，从而引起大气的对流运动形成风。据估计到达地球的太阳能中虽然只有大约2%转化为风能，但其总量仍是十分可观的。全球的风能约为2.74×109MW，其中可利用的风能为2×107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。 我国风能资源总量约42亿千瓦，技术可开发量约3亿千瓦。目前东南沿海是最大风能资源区，风能密度为200W/M2～300W/M2，大于6m/s的风速时间全年3000h以上就可取得较大经济效益。 一风力发电的现状 21世纪是可再生能源的世纪，由于风能非常丰富、价格非常便宜、能源不会枯竭，又可以在很大范围内取得，非常干净、没有污染，不会对气候造成影响，因而风力发电具有极大的推广价值。在中国，风能资源丰富的地区主要集中在北部、西北和东北的草原、戈壁滩以及东部、东南部的沿海地带和岛屿上。这些地区缺少煤炭及其他常规能源，并且冬春季节风速高，雨水少；夏季风速小，降雨多，风能和水能具有非常好的季节补偿。另外，在中国内陆地区，由于特殊的地理条件，有些地区具有丰富的风能资源，适合发展风电，比如江西省都阳湖地区以及湖北省通山地区。目前我国的风能利用方面与国际水平还在一定差距，但是发展很快，无论在发展规模上还是发展水平上，都有很大提高。据资料显示，2004年全国在建项目的装机容量约150万千瓦，其中正在施工的约42万千瓦，可研批复的68万千瓦，项目建议书批复的45万千瓦，包括五个10万千瓦特许权项目。 江西都昌老爷庙风电场风能资源丰富，建设条件较好，已被列为全国大型风电场预可研项目。目前，江西省能源结构性矛盾突出，一次能源只有煤炭和水电；而且电煤大部分需要从省外运入，水电开发程度又较低。风电和水电具有不同步发生规律，风力发电高峰处于秋季与冬季，水利发电高峰期处于春季和夏季，风电和水电具有季节性特性，可实现季节性互补；风力发电是环保型可再生能源，可改善电源结构，替代一部分火电容量，节约煤炭，减少污染，保护环境。 据资料显示，“十一五”末九江电网电力开始出现缺额，2010年缺额将达158兆瓦。老爷庙风电场的建设，可以缓解九江电网电力不足的矛盾，满足九江电网日益增长的电力需要；同时可就近向当地供电，减少了长距离输送的网损，提高供电可靠性和经济性。 据初步测算，目前风电场造价成本约为8000～9000元/KW，机组（设备）占75%左右，基础设施占20%，其它占5%。风能利用小时数在2700～3200小

风电论文

风力发电技术发展趋势 班级：姓名：学号： 摘要：随着世界环境趋恶化，风力发电作为一种重要的可再生能源形式，越来越受到人们的广泛关注。随着风电设备制造技术的日益成熟和风电价格的逐步降低，近些年来，无论是发达国家还是发展中国家都在大力发展风力发电。特别是自20世纪80年代以来，大、中型风电场并网容量发展最为迅猛，对常规电力系统运行造成的影响逐步明显和加大，由此提出了一系列值得关注和研究的问题。风力发电之所以在全世界范围获得快速发展，除了能源和环保方面的优势外，还因为风电场本身所具有的独特优点：(1)风能资源丰富，属于清洁的可再生能源；(2)施工周期短，实际占地少，对土地要求低；(3)投资少，投资灵活，投资回收快；(4)风电场运行简单，风力发电具有经济性； (5)风力发电技术相对成熟。另一方面风电也存在一定的局限性，主要表现在：(1)风能的能量密度小且不稳定，不能大量储存；(2)风轮机的效率较低；(3)对生态环境有影响，产生机械和电磁噪声；(4)接入电网时，对电网有负面影响 关键词：电力系统;风力;可再生；电厂；分析 一．风力发电的优缺点 风能的发展对环境有正面影响和负面影响.未来的发展将依赖于如何

使正面影响达到最大,而同时负面影响保持在最低. 优点： 1）风能为洁净的能量来源。 2）风能设施日趋进步，大量生产降低成本，在适当地点，风力发电成本已低于发电机。 3）风能设施多为不立体化设施，可保护陆地和生态。 4）风力发电是可再生能源，很环保。 5)风能发电不会释放二氧化碳,不会带来酸雨,大雾和放射等污染,也不会造成对陆地海水,和水资源的污染.风能的大规模使用可能是减少二氧化碳排放的最经济快速的方法. 缺点： 1）风力发电在生态上的问题是可能干扰鸟类，如美国堪萨斯州的松鸡在风车出现之后已渐渐消失，目前的解决方案是离岸发电，离岸发电价格较高但效率也高； 2）在一些地区，风力发电的经济性不足；许多地区的风力有间歇性，更糟糕的是如台湾等地在电力需求较高的夏季及白日，是风力较少的时间；必须等待压缩空气等储量能技术发展； 3）风力发电需要大量土地兴建风力发电厂，才可以生产比较多的能源； 4）进行风力发电时，风力发电机会发出庞大的噪音，所以要找一些空旷的地方来兴建； 5)风力机引起的电磁干扰,当风力机被放置在一台收音机,电视机或微波收发器之间时,他有时会反射一些电磁射线,其反射波与原信号会混合在一起,到达接收器.这可能造成原信号很大的扭曲.有些风力机使用

风电变流器简介

风电变流器简介 风能作为一种清洁得可再生能源,越来越受到世界各国得重视,我国风能资源丰富,近几年来国家政策也大力扶持风电产业。我公司自06年成功研制第一台风电变流器以来,不断寻求技术革新严把质量关,目前已实现规模化得生产。 本文将针对市场上主流得双馈型风电变流器进行简介。 QHVERT-DFIG型风电变流器系统功能 变流器通过对双馈异步风力发电机得转子进行励磁,使得双馈发电机得定子侧输出电压得幅值、频率与相位与电网相同,并且可根据需要进行有功与无功得独立解耦控制。 变流器控制双馈异步风力发电机实现软并网,减小并网冲击电流对电机与电网造成得不利影响。 变流器提供多种通信接口,如Profibus, CANopen等(可根据用户要求扩展),用户可通过这些接口方便得实现变流器与系统控制器及风场远程监控系统得集成控制。 变流器配电系统提供雷击、过流、过压、过温等保护功能。 变流器提供实时监控功能,用户可以实时监控风机变流器运行状态。变流器可根据海拔进行特殊设计,可以按客户定制实现低温、高温、防尘、防盐雾等运行要求。 QHVERT-DFIG型风电变流器基本原理 变流器采用三相电压型交-直-交双向变流器技术,核心控制采用具有快速浮点运算能力得“双DSP得全数字化控制器”;在发电机得转子侧

变流器实现定子磁场定向矢量控制策略,电网侧变流器实现电网电压定向矢量控制策略;系统具有输入输出功率因数可调、自动软并网与最大功率点跟踪控制功能。功率模块采用高开关频率得IGBT功率器件,保证良好得输出波形。这种整流逆变装置具有结构简单、谐波含量少等优点,可以明显地改善双馈异步发电机得运行状态与输出电能质量。这种电压型交-直-交变流器得双馈异步发电机励磁控制系统,实现了基于风机最大功率点跟踪得发电机有功与无功得解耦控制,就是目前双馈异步风力发电机组得一个代表方向。 变流器工作原理框图如下所示: QHVERT-DFIG型风电变流器系统构成

风力发电机组ABB变流器并网开关MCB改造

风力发电机组ABB变流器并网开关MCB改造 发表时间：2018-01-10T10:16:10.337Z 来源：《电力设备》2017年第27期作者：杨志旗 [导读] 摘要：在风力发电系统中，风电机组的变流器形式有许多种，形式不同，性能不同，运行维护量大小也不同。 （国电电力宁夏新能源开发有限公司宁夏银川 75000） 摘要：在风力发电系统中，风电机组的变流器形式有许多种，形式不同，性能不同，运行维护量大小也不同。目前，风电机组的变流器大概外资品牌和民族品牌之分，外资品牌主要有维斯塔斯、歌美飒、GE风能、瑞其能、埃纳康、苏斯兰、西门子等；民族品牌主要有金风科技、联合动力、华锐风电、明阳风电、湘电风能、上海电气、远景能源、东汽风电、海装风电、南车风电、运达风电、华创风能、许继风电、华仪风能等多种形式。 关键词：风电机组，变流器，开关，接触器等 1.情况介绍： XX风电场装机容量为148.5MW,安装了99台1500kw的风机，风机采用联合动力UP-82 1500kw的机型，其中三种型号，有ABB变流器31台、日立变流器66台、龙源变流器2台。 2.改造前运行方式： 2.1改造背景 SACE断路器的电气寿命为10000次，目前风机年平均并网/脱网次数在3000次左右，SACE断路器在使用一段时间后如果维护不及时可能会导致一些其他故障。而接触器的电气寿命为5万次，机械寿命50万次，分合频率1次/min，常规条件下每6年检查主触头。 2.2改造目的 在没有接触器时，断路器每次并网/脱网时都要动作，每次分段时间为100ms。改造后接触器每次并网/脱网时动作，正常情况断路器不动作，分段时间为35-55ms。ABB一、二代变频器加装定子接触器的升级改造。该改造将有利于降低故障，提升设备可靠性，并延长设备寿命。加装定子接触器，通过接触器开断正常工作电流，有效降低MCB开关动作次数，提高MCB的安全性,保证机组安全稳定运行。 2.3改造方式 硬件方面：增加接触器，对一些相关部件的布局进行调整；改变逻辑，增加接触器，改变接线方式。 软件方面：ISU,软件更新为IWXR7330，INU软件更新为AJXC2350。 2.4 ABB变频器MCB改造安全注意事项 2.4.1对ABB的改造材料进行仔细检查(根据ABB改造作业指导书中的材料表对照)，查看改造材料是否齐全，以免造成改造工作因材料不全而中断，造成风机超长停机，给业主造成发电损失。 2.4.2仔细准备好工具，特别是专用工具的准备，如加长杆、万向转接头、兆欧表等，以免因工具的不合适，给设备改造造成重大质量隐患。开始作业前，必须到办理停电工作票，实行工作票办理与终结制度，停电、验电、确保无人再送电能严格执行。 2.4.3进入现场的所有人员必须戴好安全帽，防止工作中从塔底平台上跌落及风机高空落物、磕碰造成伤害。 2.4.4在改造工作中，所有人员必须戴手套，防止手部刮伤。 2.4.5按照顺序，先将风机停机，将塔底柜上的维护按钮打在维护状态，并将维护钥匙拔出；断开塔底柜400V、690V电源；将塔底柜内的所有开关拉开（包括24V电源）。 2.4.6先断开箱变低压侧690V电源，再断开箱变高压侧（35KV、10KV、6KV）电源，在箱变侧挂好“禁止合闸，线路有人工作！”警示牌。 2.4.7断开ABB变频器上的所有开关（变频器柜门上的所有操作手柄；柜内部的断路器F5、F8、F9）、F2瓷插保险(200A)，防止做完工耐压试验、上电损坏其他柜内元器件。 2.4.8断开风机UPS电源（低电压穿越）。 2.4.9将变频器上MCB摇出，并用钥匙锁上机械锁，确保网侧690V电源与变频器隔离，防止人员触电；或上电测试时防止MCB断路器与并网接触器同时吸合造成变频器模块单元发生爆炸事故。 2.4.10在动手拆变频器之前，用万用表测量网侧690V的240电缆的对地、相间电压，确认网侧已经停电。 2.4.11断开网侧电源5分钟后，依次拆除变频器柜并网柜体的后侧、塔筒侧的防护盖板，放置在塔筒平台与塔筒壁的空隙处，避免占用改造作业的有限空间。 2.4.12拆除变频器前方的防护罩（并网柜、网侧接线柜、模块直流铜排处），放置在变频器顶部。 2.4.13将拆除盖板、防护罩的固定螺栓用事先准备的盒子收集好，防止丢失或掉落变频器内部引起短路。 2.4.14拆除并网柜内加热器，注意不要拆错上方MCB支架的固定螺栓，以免漏装造成大的设备隐患，并防止加热器电源接线小螺栓掉落造成柜内短路或恢复困难。 2.4.15拆除MCB发电机侧的铜排上的电压互感器、电流互感器控制线、；拆除与此铜排相关连的绝缘子支架横梁（两道）；拆除与MCB相关联的M12螺栓，将相关螺栓收集好。 2.4.16两人将网侧三相铜排抬出，由于铜排较重，注意脚部防砸。 2.4.17将抬出的网侧铜排放置在空旷地方，拆除铜排上的两个电流互感器，防止电流互感器受压、撞击损坏，恢复困难。 2.4.18安装并网接触器下端的铜排时，先紧固每相铜排两端的固定螺栓，在紧固绝缘子上的螺栓，防止绝缘子因操作不当损坏。 2.4.19搬运并网接触器到变频器后方时，要多人配合，防止砸伤。 2.4.20改造时，注意MCB下方铜排定位梁的安装，先固定定位梁，在穿固定螺栓，防止螺栓位置的偏移，造成安装困难，确保安装质量。 2.4.21将并网接触器上装的分别安装并将M12螺栓紧固并打70NM力矩安装改造、验收时，母排的所有螺栓必须全部紧固并打力矩划防松标识，谨防大电流过热烧毁变频器。 2.4.22控制线安装改造，确保接线正确、牢固，谨防并网接触器与MCB同时吸合，造成变频器爆炸事故。

风力发电论文

风力发电技术论文 题目：风力发电技术发展趋势学院：信息科学与工程学院班级：计算机1004班 学号：100405427 姓名：李婷婷

风力发电技术发展趋势 前言：随着人类对于电力的要求，风力发电技术变得越来越受到人们的关注，然而，风力发电技术的发展有着很好的前途。 1 风能 风能是取之不尽、用之不竭、洁净无污染的可再生能源。可再生能源包括风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等。风力发电是可再生能源领域中除水能外技术最成熟、最具规模开发条件和商业化发展前景的发电方式之一。发展风力发电对于调整能源结构、减轻环境污染、解决能源危机等方面有着非常重要的意义。 2.风能资源 中国风能资源丰富, 具有良好的开发前景, 发展潜力巨大。据最新风能资源普查初步统计成果, 中国陆上离地10m 高度风能资源总储量约43. 5 亿kW, 居世界第1 位。其中, 技术可开发量为 2. 5 亿kW, 技术可开发面积约20 万km2, 此外, 还有潜在技术可开发量约7900 万kW。另外, 海上10m 高度可开发和利用的风能储量约为7. 5 亿kW。全国10m 高度可开发和利用的风能储量超过10 亿kW, 仅次于美国、俄罗斯居世界第3 位。陆上风能资源丰富的地区主要分布在三北地区(东北、华北、西北)、东南沿海及附近岛屿。 3 风力发电 中国风力发电始于20 世纪80 年代, 发展相对滞后, 但起点较高, 主要经历了 3 个重要的发展阶段。第1 阶段: 1985- 1995 年试验阶段此阶段主要是利用丹麦、德国、西班牙政府贷款, 进行一些小项目的示范。欧洲风电大国利用本国贷款和赠款的条件, 将它们的风机在中国市场进行试验运行, 积累了大量的经验。同时中国的国家风电规划中设立的国产风机攻关项目, 也取得了初步成果。第2 阶段: 1995- 2003 年在第 1 阶段取得的成果基础上, 中国各级政府相继出台了各种优惠的鼓励政策。科技部通过科技攻关和国家863 高科技项目促进了风电技术的发展, 原经贸委、计委分别通过双加工程、国债项目、乘风计划等项目促进风电的持续发展。第 3 阶段: 2003 年至今中国国家发展和改革委员会通过风电特许权经营, 下放50MW 以下风电项目审批权, 要求国内风电项目、风电机组设备国产化比例不小于70% 等政策, 扶持和鼓励国内风电制造业的发展, 使国内风电市场的发展进入到一个高速发展的阶段。中国2006 年新增装机1347MW, 比以前翻了一番还多,比2005 年增加106. 4%, 2006 年风电累计装机为2604MW, 是世界第6 大市场; 中国2007 年新增装机3304MW, 比2006 年增加126. 9%, 2007 年风电累计装机为5908MW, 是世界第 5 大市场; 中国2008 年新增装机6 300MW, 比2007 年增加106. 6%, 2008 年风电累计装机为12210MW, 是世界第4 大市场。自从2006 年 1 月1 日开始实施可再生能源法后, 2006 年中国风电市场稳步发展, 2007 年提前3a 实现了2010 年中国风电5000MW 的发展目标。并且2008 年新增装机容量超过了2007 年以前装机容量的总和。 目前, 随着 5 可再生能源法 6 的实施和一系列有关可再生能源政策的出台, 中国的风电开发势头迅猛, 主要表现在以下几个方面：( 1) 风电建设规模不断扩大, 管理逐步规范到2006 年底, 中国已建和在建的风电场约91 个, 装机总容量达到2604MW; 到2007 年底, 全国已建和在建的风电场约158 个, 装机总容量达到5908MW; 到2008 年底, 全国风电装机总容量达到12210MW。而“十一五”国家风电发展规划中要求2010 年全国风电装机容量达到5000MW, 2020 年全国风电装机容量达到30000MW。单个风电场工程规模从过去的10MW 左右发展到目前最大的300MW; 风电场工程规划从过去的几万千瓦级发展到目前的百万千瓦级、千万千瓦级风电基地。同时,有关部门正组织编制有关风电前期、建设和运行规程, 风电场管理在逐步走向规范化。( 2) 风电设备制造能力不断增强中国风

风电系统PWM并网变流器

第二章风电系统PWM并网变流器 2．1直驱风力发电变流系统概述 直驱型风力发电机组需要做全功率的变流器变换"其交／直整流既可以采用ＩGBＴPＷＭ整流器,也可以采用二极管不控整流与升压斩波＂后者使用的大功率ＩＧBT开关管少,因而性价比更高"本文研究的MW级风力发电变流系统采用二极管不控整流,升压斩波与两重并网逆变器的功率变换拓扑结构"通过控制升压斩波器的输入电流以控制有功功率,调节无功则通过控制作为电网接口的电压型PWM变流器"系统变流部分拓扑如图2一1所示＂ 图2一１直驱风力发电变流系统拓扑结构 发电机采用多极永磁同步电机＂发．出的交流电的电压幅值与频率随风速的变化而改变"经电容滤波后,六相二极管桥式整流器将幅值与频率变化的交流电变换为直流"不控整流输出的卜直流电压往往

不能达到网侧逆变(ＰＷM变换）对直流侧电压的要求,需要升压斩波器提高直流侧电压＂三相电压型ＰWＭ变流器将直流电逆变为电压幅值和频率恒定的交流电馈入电网＂图2一1所示的网侧逆变器采用特殊的直流侧中点接地的拓扑结构"另外在升压斩波与网侧逆变器中间有制动单元"一旦电网电压跌落,制动单元IGBT导通,电阻消耗能量,从而减小并网电流＂网侧采用ＬCＬ滤波技术可以有效地滤除PＷＭ变换中产生的高频谐波" 系统结构具有以下特点： １.电机采用多极永磁同步结构:实现了电机的低速运转,无齿轮箱:不需励磁,无滑环和电刷;大大减少了系统的机械维护成本" ２.电机与整流桥均采用六相结构,可减小电压脉动并降低对直流侧滤波电容量的要求" 3．升压斩波器和并网逆变器采用并联多重化结构，一方面分担电流;另一方面采用合理的调制模式可以有效地抑制高频谐波" 4.PＷＭ变流器直流侧中点接地使三相电流独立控制,且对多重化结构能抑制环流,同时由于对直流电压中点的箱位降低了对直流母线绝缘性能的要求；而将直流电压分为两个独立变量,在控制上必须增加一个直流电压控制环或直流电压补偿器,加大了控制难度,且由于中线的连接,引入了零序电流＂ 5.斩波器输出之后加入了制动单元"当电网电压突然跌落时,由于风轮机的机械惯性,传递功率不变而使并网电流突增＂此时使制动

风力发电系统电气控制设计风电-毕设论文

毕业论文 风力发电系统电气控制设计 摘要 风力发电系统电气控制技术是风力发电在控制领域的关键技术。风力发电机组控制系统工作的安全可靠性已成为风力发电系统能否发挥作用，甚至成为风电场长期安全可靠运行的重大问题。在实际应用过程中，尤其是一般风力发电机组控制与检测系统中,控制系统满足用户提出的功能上的要求是不困难的。往往不是控制系统功能而是它的可靠性直接影响风力发电机组的声誉。有的风力发电机组控制系统的功能很强,但由于工作不可靠,经常出故障,而出现故障后对一般用户来说维修又十分困难，于是这样一套控制系统可能发挥不了它应有的作用。因此对于一个风力发电机组控制系统的设计和使用者来说,系统的安全可靠性必须认真加以考虑,必须引起足够的重视。 我们的目的是希望通过控制系统的设计，采取必要的手段使我们的系统在规定的时间内不出故障或少出故障，并且在出故障之后能够以最快的速度修复系统,使之恢复正常工作。 关键词：风力发电的基本原理；风力发电机的基础理论；风力发电控制系统；风轮机的气动特性；变桨距控制系统。

1绪论 1.1国内外风力发电的现状与发展趋势 风能属于可再生能源，具有取之不尽、用之不竭、无污染的特点。人类面临的能源、环境两大紧迫问题使风能的利用日益受到重视。我国的风能资源丰富，可利用的潜能很大，大力发展风、水电是我国长期的能源政策。而其中风电是可再生能源中最具发展潜力和商业开发价值的能源方式。从20世纪80年代问世的现代并网风力发电机组，只经过30多年的发展，世界上已有近50个国家开发建设了风电场(是前期总数的3倍)，2002年底，风电场总装机容量约31128兆瓦(是前期总数的300倍)。 2005年以来，全球风电累计装机容量年平均增长率为27.3%，新增装机容量年平均增长率为36.1%，保持着世界增长最快能源的地位。2010年全球装机容量达196630MW，新装机容量37642MW，比去年同期增长23.6%。 目前，德国、西班牙和意大利三国的风电机组的装机容量约占到欧洲总量的65%。近年来，在欧洲大力发展风电产业的国家还有法国、英国、葡萄牙、丹麦、荷兰、奥地利、瑞典、爱尔兰。欧洲之外，发展风电的主要国家有美国、中国、印度、加拿大和日本。迄今为止，世界上已有82个国家在积极开发和应用风能资源。 海上风力资源条件优于陆地，将风电场从陆地向近海发展在欧洲已经成为一种新的趋势。有人把风电的发展规划为3步曲，陆上风电技术（当前技术）一近海风电技术（正研发技术）一海上风电技术（未来发展方向）。 2010年北美的装机容量有显著下降，美国年度装机容量首度不及中国；多数西欧国家风能发展处于饱和阶段，但风能产业在东欧国家得到显著发展；非洲风能发展主要集中在北非。 随着海上风电的迅速发展，单机容量为3 -6MW的风电机组已经开始进行商业化运行。美国7MW风电机组已经研制成功，正在研制10MW机组；英国10MW机组也正在进行设计，挪威正在研制14MW的机组，欧盟正在考虑研制20MW的风电机组，全球各主要风电机组制造厂家都在为未来更大规模的海上风电场建设做前期开发。 1.1.1世界上风力发电的现状 近年来，世界风电发展持续升温，速度加快。现主要以德国、西班牙、丹麦和美国的一些公司为代表，大规模地促进了风电产业化和风机设备制造业的发展。经过四、五年时间的整合，国际上风机制造业大约有十几家比较好的大企业。2003年底，全世界风电是3800万千瓦左右，而2003年一年就增加了400多万千瓦，仅德国到2003年底的装机容量就有1600万千瓦，其次是西班牙、美国、丹麦等国。国外风电的发展趋势，一是发展速度加快，二是风机机组从小型化向大型化发展,海上风电厂是下一步发展的主流。