【正文】 ............ 1 課題背景及意義 .................................................... 1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 .......................................... 3 國外中小型風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 ............................ 4 國內(nèi)中小型風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀 ...................... 5 小 型并網(wǎng)逆變器的現(xiàn)狀及前景 ........................................ 6 本課題主要研究任務(wù)及內(nèi)容 .......................................... 7 課題主要研究任務(wù) ............................................ 7 課題主要設(shè)計(jì)內(nèi)容 ............................................ 7 本章小結(jié) .......................................................... 8 2并網(wǎng)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)概述 .................................................. 9 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)分類 .................................................. 9 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)方式 ............................................. 10 并網(wǎng)逆變器 ....................................................... 13 本章小結(jié) ......................................................... 15 3系統(tǒng)主電路方案的設(shè)計(jì) ................................................... 16 小型風(fēng)電系統(tǒng)并網(wǎng)逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) ................................... 16 系統(tǒng)主電路的 整體設(shè)計(jì) ............................................. 18 系統(tǒng)主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) ......................................... 18 主電路關(guān)鍵參數(shù)選擇 ......................................... 18 各部分功能介紹 ................................................... 22 永磁同步發(fā)電機(jī)系統(tǒng) ......................................... 22 三相不可控整流電路 ......................................... 23 Boost 升 壓電路 ............................................. 24 逆變電路的設(shè)計(jì) ............................................. 25 并網(wǎng)逆變器的控制策略 ............................................ 28 并網(wǎng)控制方 式目的及分類 .................................... 28 V 并網(wǎng)電流的控制方法 ........................................ 28 并網(wǎng)逆變的電流閉環(huán)控制 .................................... 30 電流閉 環(huán)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 .................................... 30 本章小結(jié) ........................................................ 31 4基于 PIC 單片機(jī)的并網(wǎng)逆變器的設(shè)計(jì) ....................................... 32 硬件電路的設(shè)計(jì) ................................................... 32 單相并網(wǎng)變流器硬件電路概述 ................................. 32 PIC16F886 功能介紹 ......................................... 32 電源電路設(shè)計(jì) ............................................... 33 信號檢測單元設(shè)計(jì) ........................................... 34 功率驅(qū)動電路設(shè)計(jì) ........................................... 36 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) ................................................... 38 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì) ........................................... 39 系統(tǒng)主程序流程圖 ........................................... 39 A/D 采樣處理 子程序 .......................................... 1 SPWM 波的生成 ............................................... 2 單相逆變電路工作子程序 ...................................... 4 本章小結(jié) .......................................................... 4 5結(jié)論 .................................................................... 5 參考文獻(xiàn) .................................................................. 6 致 謝 .................................................................... 8 外文翻譯： ................................................................ 9 一、風(fēng)能技術(shù)的劃分： ................................................. 20 二、風(fēng)力發(fā)電有三種運(yùn)行方式： ......................................... 22 三、風(fēng)能技術(shù)的發(fā)展需要不斷的創(chuàng)新： ................................... 23 四、風(fēng)力發(fā)電對電力系統(tǒng)的影響 ......................................... 24 附錄 1：元器件清單 ....................................................... 27 1 1 緒論 課題背景及意義 能源作為人類社會發(fā)展的動力來源，尤其是近百年以來，人類對能源消耗量呈倍數(shù)增加，已經(jīng)超過了過去幾千年以來的消耗總量。使其能夠達(dá)到并網(wǎng)的效果。 本文首先討論了幾種風(fēng)力機(jī)并網(wǎng)逆變器常用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，經(jīng)過分析選用了三相橋式不可控整流 +BOOST 變換器升壓 +單相全橋逆變的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。目前，常用的風(fēng)能利用形式是大中型風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)行的方式。 所謂并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是將風(fēng)力機(jī)產(chǎn)生的可再生能源不經(jīng)過蓄電池儲能，直接將電能輸入電網(wǎng)，免除配置蓄電池，省掉了蓄電池儲能和釋放的過程，從而可以充分利用可再生能源所發(fā)出的電力，減小能量損耗，降低系統(tǒng)成本。其中逆變器已成為影響風(fēng)力機(jī)并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)可靠運(yùn)行的主要因素，研究其結(jié)構(gòu)與控制方法對于提高系統(tǒng)發(fā)電效率、降低成本具有及其重要的意義。 技術(shù)工程學(xué)院 COLLEGE OF TECHNOLOGY ENGINEERING,LANZHOU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 畢業(yè)設(shè)計(jì) 題目 小型風(fēng)力機(jī)并網(wǎng)逆變控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 柴宗蓮 學(xué) 號 11230801 專業(yè)班級 電氣七班 指導(dǎo)教師 郭群 學(xué) 院 答辯日期 20xx 年 6 月 I 摘 要 由于傳統(tǒng)能源的枯竭和人們對環(huán)境的重視，電力系統(tǒng)正面臨著巨大變革，分布式發(fā)電將成為未來電力系統(tǒng)的發(fā)展方向。風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源，其在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用中受到廣泛地關(guān)注，同時風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù) 也成為了當(dāng)前國內(nèi)外主要研究的熱點(diǎn)。并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是 21 世紀(jì)最具吸引力的能源利用技術(shù)，目前我國風(fēng) 力發(fā)電應(yīng)用系統(tǒng)的商品化程度比較低，與國外先進(jìn)水平的差距正在擴(kuò)大。大型風(fēng)力發(fā)電場并網(wǎng)對于電網(wǎng)的穩(wěn)定性的要求更高。首先風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的變壓變頻交流電經(jīng)三相不可控整流得到較低的直流電壓，再經(jīng)過 BOOST 升壓環(huán)節(jié)使不可控整流后直流電壓升高，最后通過逆變并網(wǎng)控制環(huán)節(jié)得到可實(shí)時跟蹤電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定交流電。 其次，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，對 3kW 風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)逆變器的主電路參數(shù)做了主要計(jì)算；并且設(shè)計(jì)了基于單片機(jī) PIC16F886 的控制電路，并給出了硬件電路圖及控制系統(tǒng)的軟件 II 流程圖。因此能源及其它資源的占有已成為當(dāng)今世界各國間的經(jīng)濟(jì)競爭。比如 20xx 年 12 月份在哥本哈根召開的全球氣候會議，其中就減少碳排放量為核心做了重要研討，出與各個國家經(jīng)濟(jì)利益問題的考慮，雖然會議沒有達(dá)成有效的討論成果，但它的召開已表明制約社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素環(huán)境主要為污染問題。作為一種取之不盡、用之不竭的可再生能源 — 風(fēng)能，其在地球上的蘊(yùn)藏量相當(dāng)可觀，十分豐富。每年來自外層空間的輻射能從技術(shù)上可以轉(zhuǎn)換成風(fēng)能資源每年約 53 萬億千瓦時 ,比 2020 年世界電力需求預(yù)測的兩倍還要多。而且，這些地區(qū)風(fēng)力資源豐富，但對于電力負(fù)荷的需求量通常較低，這就需要遠(yuǎn)距離輸電，將這些地區(qū)通過風(fēng)力產(chǎn)生的電能輸送到電力負(fù)荷需求高的地區(qū)。無論從人類將來的能源危機(jī)，還是現(xiàn)在的生態(tài)環(huán)境問題來看，對風(fēng)力發(fā)電事業(yè)積極發(fā)展都具有重要意義。 20xx 年預(yù)計(jì)新增裝機(jī)容量達(dá)到 1100 萬千瓦。建設(shè)規(guī)模一般的風(fēng)力發(fā)電場，只需半年至一年的時間，就可以從基礎(chǔ)建設(shè)、安裝到投產(chǎn)，然而火電、油電、核電則約需要 310 年的時間。兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)將在不久的將來占據(jù)主導(dǎo) 地位。小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組成的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)一般分為 3 兩種，一種是將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)出的電能用儲 能設(shè)備儲存起來 (一般用蓄電池 )，需要時，可直流供電，也可用離網(wǎng)型逆變器變換為交流電供給負(fù)載。另一種是將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)出的電能通過并網(wǎng)逆變器接入低壓市電網(wǎng)，可抵消用戶電網(wǎng)用電量，即小型并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，它不需要蓄電池儲能環(huán)節(jié)而且能將電能回饋到電網(wǎng)，不存在風(fēng)能資源的浪費(fèi)和對環(huán)境的污染問題，而且能夠?qū)τ脩舢a(chǎn)生直接 的經(jīng)濟(jì)利益。其中，風(fēng)力發(fā)電以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，被公認(rèn)為是技術(shù)含量高 .最有發(fā)展前途的技術(shù)之一。 所謂并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是將風(fēng)力機(jī)產(chǎn)生的可再生能源部經(jīng)過徐電磁換儲能，直接將電能輸入電網(wǎng)，免除配置蓄電池，省掉了蓄電池儲能和釋放的過程，從而可以充分利用可再生能源發(fā)出的電力，減小能量損耗，降低系統(tǒng)成本。在小型風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)中，逆變器逆變效率的高低不僅影響其自身損耗 ,還影響到風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)及其它設(shè)備的容量選擇與合理配置。要想普及風(fēng)力發(fā)電，就必須加強(qiáng)風(fēng)力發(fā)電的研發(fā)工作，使風(fēng)力發(fā)電的成本降低，穩(wěn)定性提高。目前我國己掌握了 600KW 定槳距失速風(fēng)電機(jī)組的組裝技術(shù)和關(guān)鍵部件，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化批量生產(chǎn)。日前，德國的總裝機(jī)容 量己達(dá) 21000 兆瓦，超過了美國躍居世界首位。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的裝機(jī)容量的預(yù)測和實(shí)際數(shù)據(jù)都表明，我國風(fēng)力發(fā)電進(jìn)入了快速發(fā)展階段。因此，風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)被廣泛推廣應(yīng)用。而這所有的一切都是自動進(jìn)行的。這類系統(tǒng)不具備后備電力供應(yīng)。如果“凈值”為正，其自有的發(fā)電設(shè)備的發(fā)電量小于用戶的用電量，則用戶需要向電力公司繳納“用電費(fèi)”，相反，如果“凈值”為負(fù)，則電力公司按照其凈值向用戶支付“發(fā)電費(fèi)”。在八十年代初期，由統(tǒng)計(jì)了解，國內(nèi)出現(xiàn)了將近百家中小型風(fēng)電制造企業(yè)，根據(jù) 20xx 年末的統(tǒng)計(jì)資料可知，全國還出現(xiàn)了 40 家小風(fēng)電生產(chǎn)企業(yè)。 6 我國中小風(fēng)電產(chǎn)業(yè)從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)還可以看出，其發(fā)展趨勢是： 市場發(fā)展需求逐步轉(zhuǎn)變?yōu)檩^大規(guī)格的機(jī)型。 小型并網(wǎng)逆變器的現(xiàn)狀及前景 目前，國內(nèi)用于離網(wǎng)型的小型風(fēng)力機(jī)較多，