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          獨(dú)立運(yùn)行小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)

          作者: 時(shí)間:2014-07-24 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          一、項(xiàng)目概述

          本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/258301.htm

          1.1 引言

          能源 、環(huán)境是當(dāng)今人類生存和發(fā)展所要解決的緊迫問題。能源的發(fā)展按照可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略原則,在開發(fā)利用常規(guī)能源的同時(shí),應(yīng)更加注重開發(fā)利用對生態(tài)有利的新型能源,如風(fēng)能、太陽能、潮汐能、水能等。風(fēng)力發(fā)電由于清潔無污染,施工周期短,投資靈活,占地少,具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,已受到世界各國政府的高度重視。中國陸地風(fēng)能資源的理論開發(fā)值為3226 GW,近海風(fēng)能是陸地的3倍,50m高區(qū)域風(fēng)能是l0m高區(qū)域的2倍,風(fēng)能資源十分豐富。因此,風(fēng)力發(fā)電是我國未來能源發(fā)展的一個(gè)重要方向。在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中,為了保證輸出穩(wěn)定電能,控制器的合理設(shè)計(jì)是十分重要的。

          獨(dú)立運(yùn)行的小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)由于不需要并網(wǎng)發(fā)電,系統(tǒng)輸出必須隨著負(fù)載的變化而變化,由于風(fēng)能的隨機(jī)性和不穩(wěn)定性以及負(fù)載的變化大大地增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。研究控制系統(tǒng)的目的就是盡量保持系統(tǒng)的輸出在我們希望的范圍之內(nèi)。在獨(dú)立運(yùn)行小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中風(fēng)速和負(fù)載作為輸入是不斷變化的,因此系統(tǒng)應(yīng)該通過調(diào)節(jié)來適應(yīng)風(fēng)速變化,滿足負(fù)載需要,并使整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行在安全合理的范圍之內(nèi)。

          1.2 項(xiàng)目背景/選題動(dòng)機(jī)

          風(fēng)力發(fā)電由于清潔無污染,施工周期短,投資靈活,占地少,具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,已受到世界各國政府的高度重視

          二、需求分析

          2.1 功能要求

          蓄電池是整個(gè)風(fēng)電系統(tǒng)中較薄弱的環(huán)節(jié)而且運(yùn)行周期短,這就給小型風(fēng)電系統(tǒng)的推廣使用造成了一定難度。所以在獨(dú)立運(yùn)行風(fēng)電系統(tǒng)有不同于其它系統(tǒng)的控制特點(diǎn),其特殊性表現(xiàn)在:

          (1)受風(fēng)能的隨機(jī)性和不穩(wěn)定性的影響,需要用電的時(shí)候不一定有風(fēng),不需要用電的時(shí)候風(fēng)速可能很大,并且捕獲的風(fēng)能大于負(fù)載用電量時(shí),可能造成風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速過大,導(dǎo)致飛車;電流過大,導(dǎo)致發(fā)電機(jī)過載,燒毀線圈;

          (2)蓄電池的充電電源來自于,但風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)發(fā)電量是有限的,容易造成低風(fēng)速時(shí),蓄電池欠充;高風(fēng)速時(shí),蓄電池過充。

          對系統(tǒng)的控制應(yīng)達(dá)到以下幾點(diǎn)要求:

          1、能夠跟蹤最大功率;(組的最大功率跟蹤控制)

          2、使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出功率與負(fù)載功率相匹配;

          3、對蓄電池合理充電,防止過充或過放;(蓄電池組的優(yōu)化控制策略)

          2.2 性能要求

          對系統(tǒng)的控制應(yīng)達(dá)到以下幾點(diǎn)要求:

          1、能夠跟蹤最大功率;(風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的最大功率跟蹤控制)

          2、使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出功率與負(fù)載功率相匹配;

          3、對蓄電池合理充電,防止過充或過放;(蓄電池組的優(yōu)化控制策略)

          三、方案設(shè)計(jì)

          3.1 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)原理(除圖片外需有文字介紹)

          系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖

          本文提出的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu),如圖2所示,實(shí)現(xiàn)了負(fù)載跟蹤和充放電集成控制.它主要包括風(fēng)力機(jī)、三相永磁同步發(fā)電機(jī)、橋式整流器、DC/DC變換器、蓄電池、逆變器、驅(qū)動(dòng)電路以及控制系統(tǒng)幾個(gè)組成部分.風(fēng)力機(jī)驅(qū)動(dòng)永磁同步發(fā)電機(jī)發(fā)電,所發(fā)出的交流電經(jīng)整流后給蓄電池充電或供給負(fù)載;逆變器將蓄電池或斬波器輸出的直流電變換成交流電供負(fù)載使用;DC/DC變換器用來改變風(fēng)力發(fā)電機(jī)的負(fù)載特性,調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)輸出功率和控制蓄電池充放電;卸荷負(fù)載用來保護(hù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組.

          3.2 硬件平臺(tái)選用及資源配置

          主控制器用Atmega,驅(qū)動(dòng)器件用,輔助電源用.

          3.3系統(tǒng)軟件架構(gòu)

          3.4 系統(tǒng)軟件流程(除圖片外需有文字介紹)

          人為地施加轉(zhuǎn)速擾動(dòng)變化量,根據(jù)發(fā)電機(jī)輸出功率的變化確定風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的控制增量,通過控制發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩使得風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速趨于給定,反復(fù)執(zhí)行上述搜索策略,直到風(fēng)電系統(tǒng)運(yùn)行在最大功率點(diǎn)。由于不同風(fēng)速下,風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速—功率曲線呈類拋物線關(guān)系,搜索法通過不斷改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制風(fēng)電系統(tǒng)的運(yùn)行點(diǎn)沿拋物線變化, 直到自動(dòng)搜索到發(fā)電機(jī)的最優(yōu)轉(zhuǎn)速點(diǎn)。

          3.5 系統(tǒng)預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)結(jié)果

          1、能夠跟蹤最大功率;(風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的最大功率跟蹤控制)

          2、使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出功率與負(fù)載功率相匹配;

          3、對蓄電池合理充電,防止過充或過放;(蓄電池組的優(yōu)化控制策略)

          在獨(dú)立運(yùn)行小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中風(fēng)速和負(fù)載作為輸入是不斷變化的,因此系統(tǒng)應(yīng)該通過調(diào)節(jié)來適應(yīng)風(fēng)速變化,滿足負(fù)載需要,并使整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行在安全合理的范圍之內(nèi),保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出穩(wěn)定電能。

          更多關(guān)于風(fēng)力發(fā)電的技術(shù)資訊,歡迎訪問 與非網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)專區(qū)

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