复习题-新能源发电与控制技术

第1页共2页1.一次能源是指直接取自自然界没有经过加工转换的各种能量和资源。2.二次能源是指由一次能源经过加工转换以后得到的能源产品。3.终端能源是指供给社会生产、非生产和生活中直接用于消费的各种能源。4.典型的光伏发电系统由光伏阵列、蓄电池组、控制器、电力电子变换器和负载等组成。5.光伏发电系统按电力系统终端供电模式分为独立光伏发电系统和并网光伏发电系统。6.风力发电系统是将风能转换为电能，由机械、电气和控制3大系统组合构成。7.并网运行风力发电系统有恒速恒频方式和变速恒频方式两种运行方式。8.风力机又称为风轮，主要有水平轴风力机和垂直轴风力机。9.风力同步发电机组并网方法有自动准同步并网和自同步并网。10.风力异步发电机组并网方法有直接并网、降压并网和通过晶闸管软并网。11.风力发电的经济型指标主要有单位千瓦造价、单位千瓦时投资成本、财务内部收益率、财务净现值、投资回收期和投资源利润率。12.太阳的主要组成气体为氢80%和氦19%。13.太阳的结构从中心到边缘可分为核反应区、辐射区、对流区、和太阳大气。14.太阳能的转换与应用包括了太能能的采集、转换、储存、传输、与应用。15.光伏发电是根据光生伏特效应原理，利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能。16.光伏发电系统主要由太阳电池板、控制器、和逆变器3大部分组成。17.太阳电池主要有单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池、非晶硅太阳电池、碲化镉太阳电池、与铜铟硒太阳电池5种类型。二、简答题1.简述能源的分类？2.固体燃料、液体燃料、气体燃料、水能、核能、电能、太阳能、生物质能、风能、海洋能、地热能。一次能源、二次能源，终端能源，可再生能源和非可再生能源，新能源与常规能源，商品能源与非商品能源。3.什么是一次能源：一次能源是指直接取自自然界没有经过加工转换的各种能量和资源。4.什么是二次能源：二次能源是指由一次能源经过加工转换以后得到的能源产品。5.简述新能源及主要特征。新能源是指技术上可行，经济上合理，环境和社会可以接受，能确保供应和替代常规化石能源的可持续发展能源体系。广义的新能源包含两个方面：1、新能源体系包括可再生能源和地热能，氢能，核能；2、新能源利用技术，包括高效利用能源，资源综合利用，替代能源，节能等。6.简述分布式能源及主要特征。由下列发电系统组成，这些系统能够在消费地点或很近的地方发电，并具有：高效地利用发电产生的废能生产热和电；现场端德可再生能源系统；包括利用现场废气、废热及多余压差来发电的能源循环利用系统。特征：高效性、环保性、能源利用的多样性、调峰作用、安全性和可靠性、减少国家输配电投资、解决边远地区供电。7.简述风产生的原理。答：风是地球上的一种自然现象，是太阳能的一种转换形式，它由太阳辐射热和地球自转、公转和地表差异等原因引起的，大气是这种能源转换的媒介。地球表面被大气层所包围，当太阳辐射能穿越地球大气层照射到地球表面时，太阳将地表的空气加温，空气受热膨胀后变轻上升，热空气上升冷空气横向切入，由于地球表面各处受热不同，使大气产生温差形成气压梯度，从而引起大气的对流运动，风是大气对流运动的表现形式。8.简述风力发电机组的分类。从风轮轴的安装形式上：水平轴、垂直轴；按功率：微型、小型、中型、大型；按运行方式：独立运行、并网运行。9.简述变速恒频风力发电系统的控制策略。低于额定风速时，跟踪最大风能利用系数，以获得最大能量；高于额定风速时，跟踪最大功率，并保持输出功率稳定。10.风力同步发电机组的并网条件有哪些。波形相同、幅值相同、频率相同、相序相同、相位相同。11.影响风力发电场发电量的因素主要有哪些。风能资源；风力发电机的排列；发电机的选择；风力发电场的运行管理水平。12.简述光伏发电系统的孤岛效应。当分散的电源如光伏发电系统从原有的电网中断开后，虽然输电线路已经断开，但逆变器仍在运行，逆变器失去了并网赖以参考的公共电网电压，这种情况称之为孤岛效应13.简述光伏发电系统的最大功率点跟踪控制。实时检测光伏阵列的输出功率，采用一定的控制第2页共2页算法预测当前工作状态下光伏阵列可能的最大功率输出，通过改变当前的阻抗来满足最大功率输出的要求，使光伏系统可以运行于最佳状态1.分析双馈异步发电机变速恒频风力发电系统的工作原理。发电机的定子直接接在电网上，转子绕组通过集电环经AC—AC或AC—DC—AC变频器与电网相连，通过控制转子电流的频率、幅值、相位和相序实现变速恒频控制。为实现变速，当风速变化时，通过转速反馈系统控制发电机的电磁转矩，使发电机转子转速跟踪风速的变化，以获得最大风能。为实现恒频输出，当转子的转速为n时，因定子电流的频率f1=pn/60+-f2，由变频器控制f2，以维持f1恒定。当发电机转子转速低于同步速时，发电机运行在亚同步状态，此时定子向电网供电，同时电网通过变频器向转子供电，提供交流励磁电流；当发电机转子转速高于同步速时，发电机运行在超同步状态，定、转子同时向电网供电；当转子转速等于同步转速时，发电机运行在同步状态，f2=0，变频器向转子提供直流励磁，定子向电网供电，相当于一台同步发电机。2.试分析大功率点跟踪控制（MPPT）的控制算法中扰动观察法的寻优过程，画出其控制流程。根据光伏阵列工作时不间断地检测电压扰动量，即根据输出电压的脉动增量（+@U）的输出规律，测得阵列当前的输出功率Pd，而被储存的前一时刻输出功率被记忆为Pj，若PdPj，则U=U+@U;若PdPj，则U=U—@U。4.分析同步发电机的变速恒频风力发电系统的工作原理。（图3-44）为了解决风力发电机中的转子转速和电网频率之间的刚性耦合问题，在同步发电机和电网之间加入AC—DC—AC变频器，可以使风力发电机工作在不同的转速下，省去调速装置。而且可通过控制变频器中的电流或转子中的励磁电流来控制电磁转矩，以实现对风力机转速的控制，减小传动系统的应力，使之达到最佳运行状态。其中Pw为风力机的输入功率；Pa为发电机的输入功率；If为励磁电流。(2)PWM变流器系统有哪些组成部分，各部分的功能是什么？答：桥臂开关管组，进行交流与直流之间能量的转换元件；PWM波形发生器，产生控制桥臂开关管的波形，从而控制能量的走向；电压、电流传感器，实时检测电压、电流的波形，为控制能量走向提供有效的数据；交流电源，直流电源，为交、直流提供能量；交流侧滤波电感，为在逆变状态下滤除高频分量使得电流波形为较好的50Hz的波形。(3)如何从实验结果知道PWM变流器处于整流状态或逆变状态？答：当交流电压、电流的波形是同相位的时候PWM变流器是处于整流的状态，反之，是逆变状态。(4)说说PWM变流器在新能源发电技术中的应用？答：在传统的发电、送电、配电系统中，主要是交流系统能量；但是随科技的进步新能源发电系统的介入使得电力系统不再是交流系统。新能源发电主要运用技术是PWM控制技术，在光伏发电系统，由于是直流发电系统并且带有光伏特点的最大功率点跟踪发电系统，都是需要PWM控制器的使用才能高效率的进行光伏发电。在风力发电系统中，由于PWM变流器能够对能量进行控制，进行对交流电的有功、无功的控制，使得当电网无功较低时可以控制PWM变流器向电网进行无功的补偿，反之输入有功。1）认识本风力发电实验平台，写出风力发电系统主要组成部分及各自功能。答：风轮,将风的能量转换为动能有水平轴与垂直轴；发电机，将动能转换为电能一般为双馈异步发电机；整流器，把交流电转换为直流电；蓄电池，作为系统中的储能元件，有助于提高系统的效率；逆变器，把交流转换为直流。（2）简述风力发电的原理。答：在自然风的条件下，吹动风轮将其转换为动能带动发电机转动，然后发电机转化为电能。4）控制框图中，锁相环，坐标变换的作用是什么？答：锁相环，利用负反馈使输出信号频率与输入信号频率之间存在精确的相关，能够对输入电压的信号实时检测，为能够达到输出电压也是同一相位做准备工作；坐标变换，在三相系统中电压、电流的大小、方向都是在不断的变化过程中的，控制量的控制实现不容易，坐标变换是使在普通坐标轴变化的控制量转换为在dq坐标轴下不变的量，容易实现控制。（5）PWM的原理？什么是开关频率？什么是死区时间？答：PWM（脉宽宽度调制）的原理，在开关器件如MOSFET、IGBT等都经常用到PWM的控制，其原理是由矩形波与其他波形比较得到的方波波形。