【導讀】本論文詳細闡明了小型獨立風力發(fā)電系統(tǒng)的設計方案，對風力發(fā)電機組的結(jié)構(gòu)和。電能的變換及繼電控制電路做了深入的研究。了全面而嚴謹?shù)姆治?，最后電氣控制部分進行了系統(tǒng)仿真。

　　

【正文】 器的電壓線圈和電流線圈內(nèi)流過的電流產(chǎn)生的磁力使動合觸點 I2 閉合，風電向負載供電，同時向蓄電池充電；當風力不足，發(fā)電機轉(zhuǎn)速太低時，逆流繼電器產(chǎn)生的磁力消失，此時動開觸點 I2閉合，同時動合觸點 I2斷開，此時即切換成蓄電池組向負載供電。 逆變電路 獨立運行的異步風力發(fā)電動機組輸出 有是不穩(wěn)定的 交流電，必須用蓄電池儲能，才能 向用戶提供連續(xù)平穩(wěn)的電能，但絕大多數(shù)用電器，如日光燈、電視機、電冰箱、電風扇和絕大多數(shù)動力機械等都是以交流電工作，因此，在獨立運行的風力發(fā)電系統(tǒng)中通常需要將直流電再變換成交流電，這種變換過程叫逆變，具有逆變功能的電力電子設備稱為逆變器，逆變器還具有自動穩(wěn)壓功能，可改善系統(tǒng)的供電質(zhì)量。 逆變電路及其工作原理 其電路原理圖如下所示。 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計 10. 15 19 ( a ) ( b ) 圖 1443 單相橋式逆變電路原理 逆變器將直 流電轉(zhuǎn)換為交流電的逆向過程，是通過功率半導體開關(guān)器件的開通和關(guān)斷作用來實現(xiàn)的。 最基本的逆變電路是單相橋式逆變電路，它可以很好的說明逆變電路的工作原理，其電路結(jié)構(gòu)如圖 1443（ a）所示。 圖中 Ud為輸入直流電壓， Uo為輸出交流電壓， R為逆變器的輸出負載。當開關(guān)管 T T4閉合， T T3斷開時，逆變器輸出電壓 Uo=Ud；當開關(guān)管 T T4斷開， T T3閉合時，輸出電壓 Uo=Ud。當以頻率 Fs交替切換開關(guān)管 T T4和 T T3時，則在電阻 R上獲得如圖1443（ b）所示的交變電壓波形，其周 期 Ts=1/fs，這樣，就將滯留電壓 Ud編程了交流電壓 Uo。 Uo含有各次諧波，如果想得到正玄波電壓，則可通過濾波器獲得。 圖 1443（ a）中煮點錄音開關(guān) T1~T4世紀是各種半導體開關(guān)器件的一種理想模型。逆變電路中常用開關(guān)器件 有 快速晶閘管、可關(guān)斷晶閘管（ GTO）、功率晶體管（ GTR）功率場效應晶體管（ MOSFET）、絕緣柵晶體管（ IGBT）。 IGBT 的驅(qū)動電路 驅(qū)動電路是主電路與控制電路之間的接口，是該逆變裝置的重要環(huán)節(jié)，對整個裝置的性湖南電氣職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計 10. 15 20 能有很大影響。采用性能良好的驅(qū)動電路，可使電力 電子器件工作在較理想的狀態(tài)，縮短開關(guān)時間，減少開關(guān)損耗，對裝置的運行效率?？煽啃院桶踩远加兄匾囊饬x。 簡言之，驅(qū)動電路的基本任務，就是按照控制目標的要求， 將單片機輸出的脈沖進行功率放大 ,轉(zhuǎn)換為加在 IGBT控制端和公共端之間，可以使其開通或關(guān)斷的信號 ，從而驅(qū)動 IGBT，保證其可靠工作 。 對 IGBT驅(qū)動電路的基本要求如下： （ 1） 提供適當?shù)恼蚝头聪蜉敵鲭妷?,使 IGBT可靠的開通和關(guān)斷。 （ 2） 提供足夠大的瞬態(tài)功率或瞬時電流 ,使 IGBT能迅速建立柵控電場而導通。 （ 3） 盡可能小的輸入輸出延遲時間 ,以提高工作效率。 （ 4） 足夠高的輸入輸出電氣隔離性能 ,使信號電路與柵極驅(qū)動電路絕緣。 （ 5） 具有靈敏的過流保護能力。 目前，在 IGBT的柵極驅(qū)動電路中廣泛采用的是 EX840/EX841集成電路。 其典型接線方法如圖 3— 13： 圖 312 EX840/EX841 集成電路接線方法 使用時注意如下幾點： （ 1） IGBT柵 射極驅(qū)動回路往返接線不能太長 (一般應該小于 1m),并且應該采用雙絞線接法 ,防止干擾。 （ 2） 由于 IGBT集電極產(chǎn)生較大的電壓尖脈沖 ,增加 IGBT 柵極串聯(lián)電阻 RG 有利于其安全工作。但 是柵極電阻 RG 不能太大也不能太小 ,如果 RG 增大 ,則開通關(guān)斷時間延長 ,使得開通能耗增加；相反 ,如果 RG太小 ,則使得 di/dt增加 ,容易產(chǎn)生誤導通。 （ 3） 圖中電容 C用來吸收由電源連接阻抗引起的供電電壓變化 ,并不是電源的供電濾波電容 ,一般取值為 47 F。 （ 4） 6腳過電流保護取樣信號連接端 ,通過快恢復二極管接 IGBT集電極 .。 （ 5） 1 15 接驅(qū)動信號 ,一般 14 腳接脈沖形成部分的地 ,15 腳接輸入信號的正端 ,15端的輸入電流一般應該小于 20mA,故在 15腳前加限流電阻。 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計 10. 15 21 （ 6） 為了保證可靠的關(guān)斷與導通 ,在柵射極加穩(wěn)壓二極管。 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計 10. 15 22 結(jié) 論 本論文研究了小型獨立運行風力發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成及其運行狀況，提出了系統(tǒng)構(gòu)成的具體解決方案。論文的重點在于電氣設計部分，因此作者對電氣設計各部分進行了具體的論證分析，用 OMRON編程軟件對系統(tǒng)進行了邏輯電路的設計及仿真，證明電路的邏輯性正確無誤，做到了按照作者的設計要求切換電路。然后用 MATLAB對整個實際電路進行了詳細的仿真，結(jié)果表明，在接入仿真三相交流電的情況下，各 個輸出端的輸出達到了預期的要求，證明了方案的切實可行和正確無誤。將該電氣設計接入風機組和逆變電路之間，即可實現(xiàn)將風能轉(zhuǎn)化為標準戶用型 50HZ交流電。 本系統(tǒng)采用繼電控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)在完全的自動化，無需人工控制，方便易行?？捎糜陔娋W(wǎng)未通達的偏遠地區(qū)的戶用電力供應。 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計 10. 15 23 參考文獻 [1] 吳治堅 .新能源和可再生能源的利用 [M].北京：機械工業(yè)出版社， 2021： 256289. [2] 王浩民 .中國風電技術(shù)發(fā)展研究報告 [M].北京 :水里水電出版社， 2021:2451. [3] (法）勒古里雷斯著，施鵬飛譯 .風力機的理論與設計 [M].北京：機械工業(yè)出版社， 1987：356384. [4] 姚興佳，宋俊 .風力發(fā)電機組原理與應用 [M].北京：機械工業(yè)出版社， 2021:5667. [5] 秦建國，劉偉 .小型風力發(fā)電機轉(zhuǎn)速控制研究 [J].內(nèi)蒙古 :內(nèi)蒙古工業(yè)大學信息工程學院， [6] 王承煦，張源 .中國電力百科全書 [M]. 北京 :中國電力出版社 .2021:221235. [7] 彭鴻才 .電機原理及拖動 [M].北京 :機械工業(yè)出版社， 1996:6185. [8] 王兆安，黃俊 .電力電子技術(shù) [M]. 北京 :機械工業(yè)出版社 .2021:75116. [9] 魏偉 .電氣技術(shù) [J].華中科技大學電氣與電子工程學院 .. [10] 王大鵬，吳璟嵐 .電力系統(tǒng)繼電保護測試技術(shù) [M].北京：中國電力出版社， 2021： 1551. [11] 曲學基 ,曲敬凱 ,于明揚 .逆變技術(shù)基礎與應用 [M].北京 :電子工業(yè)出版社，2021:195221. 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計 10. 15 24 致 謝 在論文完成之際，我要特別感謝我的指導老師 ***老師的熱情關(guān)懷和悉心指導。在我撰寫論文的過程中， ***老師傾注 了大量的心血和汗水，無論是在論文的選題、構(gòu)思和資料的收集方面，還是在論文的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了羅老師悉心細致的教誨和無私的幫助，特別是他廣博的學識、深厚的學術(shù)素養(yǎng)、嚴謹?shù)闹螌W精神和一絲不茍的工作作風使我終生受益，在此表示真誠地感謝和深深的謝意。 在論文的設計過程中還得到了身邊同學們的不少幫助，在這里一并表示感謝。 最后，向在百忙中抽出時間對本文進行評審并提出寶貴意見的各位老師表示衷心地，真誠的感謝！