華中科技大學(xué)-新能源考試題(編輯修改稿)
2025-04-20 23:11 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 43. 分析雙饋異步發(fā)電機(jī)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的工作原理。控制臺(tái)增速箱風(fēng)力機(jī)雙饋式變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)變流器電網(wǎng)側(cè)變流器定子電壓定子電流轉(zhuǎn)子電壓轉(zhuǎn)子電流電機(jī)轉(zhuǎn)速電力系統(tǒng)變壓器驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電路基于微處理器的變速恒頻調(diào)速系統(tǒng)圖1 雙饋異步發(fā)電機(jī)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)
答：工作原理可概括：發(fā)電機(jī)的定子直接連接在電網(wǎng)上，轉(zhuǎn)子繞組通過集電環(huán)經(jīng)ACAC或ACDCAC變頻器與電網(wǎng)相連，通過控制轉(zhuǎn)子電流的頻率、幅值、相位和相序?qū)崿F(xiàn)變速恒頻控制。為了實(shí)現(xiàn)變速，當(dāng)風(fēng)速變化時(shí)，通過轉(zhuǎn)速反饋系統(tǒng)控制發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩。使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速跟蹤風(fēng)速的變化，以獲得最大風(fēng)能。為實(shí)現(xiàn)恒頻輸出，當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為n時(shí)，因定子電流的頻率f1=pn/60177。f2，由變頻器控制轉(zhuǎn)子電流的頻率f2，以維持f1恒定。當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低于同步速時(shí)，發(fā)電機(jī)運(yùn)行在亞同步狀態(tài)，此時(shí)定子向電網(wǎng)供電，同時(shí)電網(wǎng)通過變頻器向向轉(zhuǎn)子供電，提供交流勵(lì)磁電流；當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高于同步速時(shí)，發(fā)電機(jī)運(yùn)行在超同步狀態(tài)，定，轉(zhuǎn)子同時(shí)向電網(wǎng)供電；當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速等于同步轉(zhuǎn)速時(shí)，發(fā)電機(jī)運(yùn)行在同步狀態(tài)，f2=0，變頻器向轉(zhuǎn)子提供直流勵(lì)磁，定子向電網(wǎng)供電，相當(dāng)于一臺(tái)同步發(fā)電機(jī)。44. 從廣義化概念講，新能源利用主要包括哪3個(gè)方面的內(nèi)容？答：1）綜合利用能源。以提高能源利用效率和技能為目標(biāo)，加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長方式。2）替代能源。以發(fā)展煤炭潔凈燃燒技術(shù)和煤制油產(chǎn)業(yè)為目標(biāo)，降低對石油進(jìn)口的依賴。3）新能源轉(zhuǎn)換。大力發(fā)展以可再生能源為主的新能源利用體系，調(diào)整、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)。45. 分析籠型異步發(fā)電機(jī)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的工作原理。圖2 籠型異步發(fā)電機(jī)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)答：其定子繞組通過AC—DC—AC變頻器與電網(wǎng)相連，變速恒頻策略在定子電路中實(shí)現(xiàn)。當(dāng)風(fēng)速變化時(shí)，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能的頻率隨著風(fēng)速的變化而變化，通過定子繞組和電網(wǎng)之間的變頻器將頻率變化的電能轉(zhuǎn)換為與電網(wǎng)頻率相同的電能。46. 分析同步發(fā)電機(jī)的變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的工作原理。（圖344）圖3 同步發(fā)電機(jī)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)答：為了解決風(fēng)力發(fā)電機(jī)中的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和電網(wǎng)頻率之間的剛性耦合問題，在同步發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)之間加入AC—DC—AC變頻器，可以使風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作在不同的轉(zhuǎn)速下，省去調(diào)速裝置。而且可通過控制變頻器中的電流或轉(zhuǎn)子中的勵(lì)磁電流來控制電磁轉(zhuǎn)矩，以實(shí)現(xiàn)對風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速的控制，減小傳動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)力，使之達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)。其中Pw為風(fēng)力機(jī)的輸入功率；Pa為發(fā)電機(jī)的輸入功率；If為勵(lì)磁電流。47. 分析無刷雙饋異步發(fā)電機(jī)的變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的工作原理。答：磁場調(diào)制型無刷雙饋異步發(fā)電機(jī)的定子中的功率繞組直接與電網(wǎng)相連，控制繞組通過變頻器與電網(wǎng)相連。圖中P*和Q*分別為有功功率和無功功率的給定值；功率控制器根據(jù)功率給定與反饋值及頻率檢測信號(hào)按一定的控制規(guī)則輸出頻率和電流的控制信號(hào)。無刷雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速的變化而變化，以保證系統(tǒng)運(yùn)行在最佳工況下，提高風(fēng)能轉(zhuǎn)化的效率。當(dāng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速變化時(shí)，由變頻器來改變控制繞組的頻率，以使發(fā)電機(jī)的輸出頻率與電網(wǎng)一致。圖4 無刷雙饋異步
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