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电力电子技术在风光互补发电系统中的应用

导读: 风光互补发电是一种将光能和风能转化为电能的装置。由于太阳能与风能的互补性强,风光互补发电系统弥补了风电和光电独立系统在资源上的间断不平衡、不稳定。可以根据用户的用电负荷情况和资源条件进行系统容量的合理配置。

  风光互补发电是一种将光能和风能转化为电能的装置。由于太阳能与风能的互补性强,风光互补发电系统弥补了风电和光电独立系统在资源上的间断不平衡、不稳定。可以根据用户的用电负荷情况和资源条件进行系统容量的合理配置。既可保证风光系统供电的可靠性,又可降低发电系统的造价。同时,风光互补系统是一套独立的分散式供电系统,可不依赖电网独立供电,不消耗市电,不受地域限制,既环保又节能,还可作为一道典雅的风景为城市景观增姿添彩。

  风光互补系统由光伏电池组件(太阳能电池板)、风力发电机组、蓄电池组、控制器、逆变器等几部分组成。风光互补系统的混合功率,为风电的额定功率加光伏电池的峰值功率,它们共同向蓄电池组充电。控制器控制着风电和光电最大程度地发挥各自的效能,同时又要保证不会对蓄电池过充电,能稳定电压,使系统在恒压充电状态下工作。该系统无污染、无噪音,不产生废弃物,是一种自然、清洁的可再生能源。人类为使居住环境不再受污染,风能和太阳能将是今后世界能源的必然选择。目前,利用太阳能和风能在不同的季节、时间上互补特点发展起来的风光互补发电照明技术,已日臻完善,且正以前所未有的速度和力度迅速在全国推广。

  2007年2月经省批准,森源电气公司为河南省的风力发电工程研究中心。现已在长葛推进区外9路及许昌东区107国道等不同路段,研制和安装了风光互补路灯照明系统。实践证明,设计合理,效果良好。

  依据我国城市道路照明设计标准cjj45-2006,森源电气公司的风光互补路灯照明系统的配置方案,如附表所列。

  电力电子(pe)技术是利用电力电子器件对电能进行控制和转换的学科。它包括pe器件、变流电路和控制电路三部分,是电力、电子、控制三大电气工程技术领域之间的交叉学科。随着科学技术的发展,pe技术由于和现代控制理论、材料科学、电机工程、微电子技术等许多领域密切相关,已逐步发展成为一门多学科相互渗透的综合性技术学科,其应用领域几乎涉及到国民经济的各个工业部门。毫无疑问,它将成为新世纪的关键支撑技术之一。

  2 pe技术在风力发电机上的应用

  森源电气股份有限公司最近正研制开发适用于微风起动、发电的第三代风力发电机syfⅲ,该电机为轴向磁通的盘式永磁发电机。最大特点是能根据风速、风况的变化,相应改变定子线圈的连接,共有16线圈串接、8串2并联、4串4并、2串8并四种运行模式,如图1所示,以满足阔功率范围的正常发电与大幅度提高风能利用率的要求。

  为了实现这一目的,定子线圈的连接线端均通过固定的空心轴引出,接到专用的切换装置上。然后,利用装在转轴上的转速传感器,输出不同整定值的转速信号,并由此按预定的运行模式对线圈的连接进行切换,以便实现高的效率和高的输出功率。

  图2(a)所示为定子线圈连接切换的原理图;图2(b)为具体的切换控制电路。按照风速的大小,当转速n<n1时ic元件u1输出高电平,u2、u3处于低电平,此时,双向开关管k1、k3、k5导通,发电机定子为16线圈1串联模式;当转速n1<n<n2时,u2输出高电平,u1、u3输出低电平,此时k1、k2、k4、k5导通,形成8串2并模式;当转速继续上升,处于n2<n<n3时,双向开关管k2、k4、k6、k7、k8、k9接通,发电机线圈形成4串4并模式;当转速升高超过n3时(n>n3),通过类似方式发电机线圈则形成2串8并的连接模式。由此可实现大功率范围的正常运行发电。

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