第1章 新能源发电和控制技术导论.ppt

2）变速恒频方式 ——风力发电机组的转速随风速的波动作变速运行，但仍输出恒定频率的交流电。 变速发电的特点： 在不同风速下，涡轮机都工作在最高效率点，提高效率10%； 减小发电机电磁转矩脉动和机械承受的应力，减轻机械强度要求，又称“弹性”风力发电； 电磁转矩脉动小，发出电力的波动小，提高发电质量； 在强风来时倾角控制器才工作，对倾角控制的响应速度大大降低、动作次数显著减少、机构寿命得以延长。 适用于大功率发电场合，通常大于1000kW 机械工业出版社 * a) 同步发电机的直接并网系统 机械工业出版社 * 特点： ①发电机发出的全部电功率都通过变频器，发电系统容量大，投资和损耗大，谐波吸收麻烦； ②可以使用永磁发电机，发电机轻、效率高，变换器增加的投资可以从节省的机械结构中得到补偿； ③变频器中的交－直变换可以用二极管整流+直流斩波，形式简单。 图1-10 同步发电机的直接并网系统 b)双馈发电机(绕线转子异步发电机)的并网系统 机械工业出版社 * 双馈发电系统的工作原理为： 当发电机转子转速高于同步速时，双馈电机工作于发电状态； 当转速低于同步速时，双馈电机工作于电动状态。 图1-11 双馈发电机的并网系统 机械工业出版社 * 异步交直交并网发电 荷兰 WES5-2.5KW 特点： ①在变频器中仅流过转差功率，其容量小，投资和损耗小，发电效率提高，谐波吸收方便； ②要求双向功率流过变频器，变频器必须是四象限双PWM变频器，由两套IGBT变换器构成； ③只能使用双馈发电机，比永磁发电机重，效率低。 两种变速发电系统都有应用。其中，由于双馈发电系统可获得较高的发电效率，属于重点推广技术。 机械工业出版社 * (４)变速恒频发电系统的控制 变速恒频发电不是根据风速信号控制功率和转速，而是根据转速信号控制。 控制要求： ①低风速段按输出最大功率要求进行变速控制； ②中风速段为过渡区段，倾角控制器投入工作，功率则随风速增加上升； ③高风速段为功率和转速均被限制区段，功率靠变频器限制。 机械工业出版社 * 1）双馈发电系统的变流器控制? 机械工业出版社 * 图1-12 双馈发电系统变流器控制原理框图 2）风机浆叶节距控制 机械工业出版社 * 图1-13 桨叶节距倾角控制系统框图 3.燃料电池发电及其电源变换系统 分类： 固定式的燃料电池 汽车专用移动式燃料电池 特点： 低噪声； 变换效率高，对环境的污染几乎为零； 体积小，使用方便； 能使用多种燃料发电，可以代替火力发电。 机械工业出版社 * (1)燃料电池发电系统构成 机械工业出版社 * 图1-14 燃料电池发电系统构成框图 燃 料 重整系统 空气 供应系统 控 制 系 统 DC-AC 变换系统 剩气 循环系统 排热 回收系统 燃料 燃料 空气 电力 热输出 （高温燃料电池） 燃料重整系统――将得到的燃料转化为燃料电池能使用的以氢为主要成分的转换系统； 空气供应系统――可以使用电动机驱动的送风机或空气压缩机； DC/AC变换系统――直流到交流的逆变装置； 排热回收系统――用于回收燃料电池发电时产生的热能； 控制系统――燃料电池发电时的起动、停止、运行、外接负载等的控制装置； 剩余气体循环系统――在高温燃料电池发电装置中，由于燃料电池排热温度高，因此安装可以使用蒸汽轮机与燃气轮机剩余气体的循环系统。 机械工业出版社 * (2)燃料电池发电――电源变换控制系统 机械工业出版社 * 燃料电池发电――电源变换系统的工作方式与内燃机相似。 图1-15 燃料电池发电——电源变换系统框图 燃 料 供 给 燃料处理器 (汽油或甲烷) 燃 料 电池堆 DC-DC 变换器 DC-AC 变换器 220V/50Hz 负 载 热 管 理 余热回收 蓄电池 燃料电池控制器 －空气管理 －燃料管理 －传感器 电源变换控制器 中央动力控制单元· H2 并网运行 Q 燃料电池的分类： 按电解质性质分：碱性燃料电池（Alkaline Fuel Cell－AFC）、 质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell－PEMFC）、 磷酸燃料电池（Phosphoric Acid Fuel Cell－PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池（Molten Carbonate Fuel Cell－ MCFC）、固态氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell－SOFC）； 按工作温度分：低温燃料电池 （AFC、PEMFC、P