2016高等电力电子技术复习提纲.docx
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转子电流混合控制的异步风力发电机系统：
•优点：
（1）"简化了主回路结构和控制策略，成本低；
（2）兼具双馈控制和RCC控制的优点。
•缺点：
（1）转速范围缩小；
（2）超同步速运行时，无功功率不可调，功率 因数略低.
全变速系统:
变速茏型异步风力发电机系统
系统特点
笼型异步风力发电机运行于变速变频发电状态;运行于小转差率范围，发电机机械特性硬, 运行效率髙；发电机机端电压可调，轻载运行效率髙：发电机与电网被可控的变流器隔离，
3
理和优缺点
风机的主要部件包括：叶轮、传动装置、发电机、逆变器、控制系统、机舱、塔架与基础、 入网设备。基本能量转换的为动能绸L械能■电能。
风机：能量转换装置动能一机械能一电能
怕速系编.
-空型异步风力发电机系统：
特点：
（1）发电机励磁消耗无功功率，皆取口电网。应选用较高功率因数发电机，并在机端并联 电容；
永磁发电机存在定位转矩，给机组起动造成困难。
混合励磁直驱同步风力发电机系统
系统特点：利用转了的凸极磁阻效应，增强永磁发电机的调磁能力；釆用部分功率容量的SVG逆变器向发电机机端注入无功电流，以调节发电机的端电压；无需全功率容量的脉冲整 流或DC-DC变换器，可明显节省变流器的容量；SVG逆变器可兼有有源滤波的功能，能够
双馈异步风力发电机系统的特点：
（1）连续变速运行，风能转换率高；（2）部分功率变换，变流器成本相对较低;
（3）电能质暈好（输出功率平滑，功率因数高）；（4）并网简单，无冲击电流；
（5）降低桨距控制的动态响应要求；（6）改善作用于风轮桨叶上机械应力状况;
（7）双向变流器结构和控制较复杂；（8）电刷与滑环间存在机械磨损。
缺点：
仍有热斑和阴影问题;逆变器无兀余
5、逐个并联集中型
工作方式：
•早晨弱光时由几台逆变器中随机…台开始工作。
•当第一台满功率时接入第二台逆变器，依次投入。
•傍晚弱光时逐台退出。
优点：•低空载损耗，充分利用了太阳能。
•逆变器轮流工作，延长寿命。
缺点：•光伏阵列全部并联，并联损耗较大，且只能用一
种型号。
无阻塞二极管；源自文库热斑和抗阴影能力增加；多串MPP设计，运行效率高；系统扩展和
冗余能力强
缺点：仍有热斑和阴影问题；
逆变器数量多，扩展成本增加；
逆变效率降低。
4、多串集中型结构■集散式结构
优点：
无阻塞二极管；抗热斑和抗阴影能力增加；多串MPP设计，运行效率高；系统扩展 和冗余能力强；单一逆变器设计，扩展成本降低；逆变效率高，适合多个不同倾斜而 阵列接入，即阵列1-n可以具有不同的MPPT电压，十分适合应用于光伏建筑。
永磁驱动同步发电机系统
系统特点：永磁发电机具有最高的运行效率；永磁发电机的励磁不对调，导致其感应电动势
随转速和负载变化c采用可控PWM整流或不控整流后接DC/DC变换，可维持直流母线电压慕
本恒泄，同时可控制发电机电磁转矩以调节风轮转速；在电网侧采用PWM逆变器输出恒泄频 率和电压的二相交流电，对电网波动的适应性好；永磁发电机和全容量全控变流器成本高;
（2）'绝大部分时间处于轻载状态，要求在屮低负载区效率较高，希望发电机的效率曲线平 坦；
（3）风速不稳，易受冲击机械应力，希望发电机有较软的机械特性曲线，Smax绝对值要 大；
（4）并网瞬间与电动机起动相似，存在很大的冲击电流，应在接近同步转速时并网，并加 装软起动限流装置；
转子电流受控的绕线型转子异步风力发电机系统（Rotor Current Control, RCC）优点：
2016
1
好的
2
1、集中式结
i A o AC Bus
优点：由于单位发电成本低，适合用于兆瓦级光伏电站
缺点：1）集小式结构的系统功率失配现象严重；2）光伏阵列的特性曲线出现复杂多 波峰，难以实现良好的最大功率点跟踪；3）这种结构需要高压直流总线连接并网逆 变器与光伏阵列，增加了成本，降低了安全性。
2、交流模块结构
（1）风速变化引起风轮转矩脉动的低频分暈由变桨调速机构调节，其高频分暈由RCC调节， 可明显减轻桨叶应力，平滑输出电功率；
（2）利用风轮作为惯性储能元件，吞吐伴随转子转速变化形成的动能，提高风能利用率；
（3）电力电子主回路结构简单，不需要大功率电源。
缺点：旋转电力电子开关电路检修、更换困难。
半变速系统：
系统对电网波动的适应性好；变流器与发电机功率容量相等，系统成本高。
电励磁直驱同步风力发电机系统结构
系统特点：通过调节转子励磁电流，可保持发电机的端电压恒定；定子绕组输出电压的频率
随转速变化；可采用不控整流和PWM逆变，成本较低；转子可采用无刷旋转励磁；转子结构
复杂，励磁消耗电功率；体积大、重量重，效率稍低°
FV Modules
Module
AC Bus 66
优点：1）光伏组件损耗低
2）无热斑阴影问题
3）每个模块独立MPPT设计效率高。
4）模块独立运行，扩展与冗余性强/
5）没有直流母线的高压，整个系统安全性提高 缺点：小容量逆变器设计，逆变器效率相对较低；
3、串型结构
PV String
AC Bus6 6
优点：
•优点：
（1）"简化了主回路结构和控制策略，成本低；
（2）兼具双馈控制和RCC控制的优点。
•缺点：
（1）转速范围缩小；
（2）超同步速运行时，无功功率不可调，功率 因数略低.
全变速系统:
变速茏型异步风力发电机系统
系统特点
笼型异步风力发电机运行于变速变频发电状态;运行于小转差率范围，发电机机械特性硬, 运行效率髙；发电机机端电压可调，轻载运行效率髙：发电机与电网被可控的变流器隔离，
3
理和优缺点
风机的主要部件包括：叶轮、传动装置、发电机、逆变器、控制系统、机舱、塔架与基础、 入网设备。基本能量转换的为动能绸L械能■电能。
风机：能量转换装置动能一机械能一电能
怕速系编.
-空型异步风力发电机系统：
特点：
（1）发电机励磁消耗无功功率，皆取口电网。应选用较高功率因数发电机，并在机端并联 电容；
永磁发电机存在定位转矩，给机组起动造成困难。
混合励磁直驱同步风力发电机系统
系统特点：利用转了的凸极磁阻效应，增强永磁发电机的调磁能力；釆用部分功率容量的SVG逆变器向发电机机端注入无功电流，以调节发电机的端电压；无需全功率容量的脉冲整 流或DC-DC变换器，可明显节省变流器的容量；SVG逆变器可兼有有源滤波的功能，能够
双馈异步风力发电机系统的特点：
（1）连续变速运行，风能转换率高；（2）部分功率变换，变流器成本相对较低;
（3）电能质暈好（输出功率平滑，功率因数高）；（4）并网简单，无冲击电流；
（5）降低桨距控制的动态响应要求；（6）改善作用于风轮桨叶上机械应力状况;
（7）双向变流器结构和控制较复杂；（8）电刷与滑环间存在机械磨损。
缺点：
仍有热斑和阴影问题;逆变器无兀余
5、逐个并联集中型
工作方式：
•早晨弱光时由几台逆变器中随机…台开始工作。
•当第一台满功率时接入第二台逆变器，依次投入。
•傍晚弱光时逐台退出。
优点：•低空载损耗，充分利用了太阳能。
•逆变器轮流工作，延长寿命。
缺点：•光伏阵列全部并联，并联损耗较大，且只能用一
种型号。
无阻塞二极管；源自文库热斑和抗阴影能力增加；多串MPP设计，运行效率高；系统扩展和
冗余能力强
缺点：仍有热斑和阴影问题；
逆变器数量多，扩展成本增加；
逆变效率降低。
4、多串集中型结构■集散式结构
优点：
无阻塞二极管；抗热斑和抗阴影能力增加；多串MPP设计，运行效率高；系统扩展 和冗余能力强；单一逆变器设计，扩展成本降低；逆变效率高，适合多个不同倾斜而 阵列接入，即阵列1-n可以具有不同的MPPT电压，十分适合应用于光伏建筑。
永磁驱动同步发电机系统
系统特点：永磁发电机具有最高的运行效率；永磁发电机的励磁不对调，导致其感应电动势
随转速和负载变化c采用可控PWM整流或不控整流后接DC/DC变换，可维持直流母线电压慕
本恒泄，同时可控制发电机电磁转矩以调节风轮转速；在电网侧采用PWM逆变器输出恒泄频 率和电压的二相交流电，对电网波动的适应性好；永磁发电机和全容量全控变流器成本高;
（2）'绝大部分时间处于轻载状态，要求在屮低负载区效率较高，希望发电机的效率曲线平 坦；
（3）风速不稳，易受冲击机械应力，希望发电机有较软的机械特性曲线，Smax绝对值要 大；
（4）并网瞬间与电动机起动相似，存在很大的冲击电流，应在接近同步转速时并网，并加 装软起动限流装置；
转子电流受控的绕线型转子异步风力发电机系统（Rotor Current Control, RCC）优点：
2016
1
好的
2
1、集中式结
i A o AC Bus
优点：由于单位发电成本低，适合用于兆瓦级光伏电站
缺点：1）集小式结构的系统功率失配现象严重；2）光伏阵列的特性曲线出现复杂多 波峰，难以实现良好的最大功率点跟踪；3）这种结构需要高压直流总线连接并网逆 变器与光伏阵列，增加了成本，降低了安全性。
2、交流模块结构
（1）风速变化引起风轮转矩脉动的低频分暈由变桨调速机构调节，其高频分暈由RCC调节， 可明显减轻桨叶应力，平滑输出电功率；
（2）利用风轮作为惯性储能元件，吞吐伴随转子转速变化形成的动能，提高风能利用率；
（3）电力电子主回路结构简单，不需要大功率电源。
缺点：旋转电力电子开关电路检修、更换困难。
半变速系统：
系统对电网波动的适应性好；变流器与发电机功率容量相等，系统成本高。
电励磁直驱同步风力发电机系统结构
系统特点：通过调节转子励磁电流，可保持发电机的端电压恒定；定子绕组输出电压的频率
随转速变化；可采用不控整流和PWM逆变，成本较低；转子可采用无刷旋转励磁；转子结构
复杂，励磁消耗电功率；体积大、重量重，效率稍低°
FV Modules
Module
AC Bus 66
优点：1）光伏组件损耗低
2）无热斑阴影问题
3）每个模块独立MPPT设计效率高。
4）模块独立运行，扩展与冗余性强/
5）没有直流母线的高压，整个系统安全性提高 缺点：小容量逆变器设计，逆变器效率相对较低；
3、串型结构
PV String
AC Bus6 6
优点：