《双馈式风力发电系统研究》论文答辩PPT(office2010版)

LOGO指导教师：闫群民双馈式风力发电系统的研究2011届本科生学位论文答辩选题的背景及研究意义背景能源危机加剧，环保意识增强，作为可再生资源的风力资源蕴量巨大、分布广泛、无污染，风力发电在各国得到了快速的发展。意义开发新能源、减少对能源的消耗，减少对环境的污染。提升风力发电机组的国产化率和行业竞争力,改进风力发电的技术与提高风电并网能力。论文的结构和主要内容第五章风力发电谐波对电力系统的影响及解决方案第二章交流励磁风力发电系统的基本理论第三章风力机最大风能捕获原理与各种方法及其比较研究第四章变速恒频双馈风力发电系统双PWM变换器研究第六章总结与展望第一章风力发电概述第一章风力发电概述图1-12003-2010年全球新增风电装机容量（单位：MW，分区域）2010年全球新增风电装机容量35,802MW累计装机容量达158,505MW同比增长22.64%第一章风力发电概述图1-2欧盟历年来累计风电装机容量及其增速2010年，欧盟累计装机容量达84，974MW，同比增长12.24%2010年全球前十国家风电累计装机容量截止2010年底，中国新增风电装机达1600万千瓦，同比增长62%，占全球新增风电装机容量的46%；累计容量达4182.7万千瓦，累计容量占市场份额为21.75%，超过美国，跃居世界第一。41,28740,18027,21420,67613,0655,7975,6605,2044,0093,75226,54605,00010,00015,00020,00025,00030,00035,00040,00045,0002010年全球前十国家风电累计装机容量累计装机容量（MW）国内风电现状与发展趋势中国陆地风能可开发量约253GW，海上风能资源估计可开发量在750GW左右总计约1000GW2010年底，累计装机容量达到4182.7万千瓦，预计到2020年中国风电累计装机可以达到2.3亿千瓦，相当于13个三峡电站；总发电量可以达到4649亿千瓦时，相当于取代200个火电厂。海上风力发电成亮点7004,6001,5003,0003005,0001,5509,4503,7007,0001,10010,000020004000600080001000012000上海江苏浙江山东福建其他2015年2020年沿海各省海上风电发展规划海上风力发电势头越来越迅猛，2010年世界新增风电装机中，海上风电占9.5%，达到历史新高。国家能源局的规划，到2015年海上风电计划装机5000MW，2020年装机30000MW。但从目前沿海各省规划的初步结果统计，2015年的计划装机将达到15100MW，远远超过国家的规划。风力发电的特点与局限性特点风能资源丰富且可再生、清洁无污染施工周期短实际占地少、对土地要求低风电场运行简单、风力发电技术比较成熟风力发电具有经济性局限性风能的能量密度小且不稳定风能不能被大量储存机械和电磁噪声第二章交流励磁风力发电系统的基本理论风力发电系统可以分为两类1离网型风电系统（独立的风电系统）又分为：a独立的风电系统（一般100W—10kW的下小型机组）b风力-柴油机发电联合系统（10kW—200kW的风电机组）c风力—太阳能发电联合系统一般才用太阳能电池方阵（10kW—200kW的风电机组）2并网型风电系统一般单机容量在200kW以上，或者多台联网形成风电场。风力发电系统分类风力发电的控制技术按功率调节方式大体上可分为以下两类第二类是变桨距调节控制的变速恒频(VSCF)发电系统第一类是定桨距失速控制的恒速恒频(CSCF)发电系统双馈式变速恒频风力发电系统示意图风轮机直接驱动同步发电机电网变频器同步发电机的风力发电系统示意图风力机的分类按照功率输出的大小分为小型（10kW以下），中型（10kW—100kW），大型（100kW以上）；结构形式多种多样，大体上可以分为：水平轴风机，垂直轴风机；风力机性能参数风力机产生的功率可以用公式表示：P—输出功率（W）ρ—空气密度v—风速（m/s）S—风轮扫掠面积Cp–风能利用系数ηm—传动效率，一般为0.95—0.97ηe—电气效率，一般为0.97—0.98风能利用系数叶尖速比定桨距风力机性能曲线双馈感应风力发电机变速恒频运行的基本原理1USR/2mRmX2XmI21EE2ISU/21R双馈风力发电系统结构图双馈感应发电机的等效电路图第三章风力机最大风能捕获运行原理风力机输出功率和转速关系曲线图最大风能捕获方法的比较直接转速控制法是使系统在风速变化时能保持一个最优的叶尖速比，以获得最大的功率。这种方法控制目标明确，原理简单，易于实现，但在实际应用中需要监测风速，目前还没有得到广泛应用的精确测量仪器，风速检测的误差会降低最大风能追踪的效果，现场中风速的检测就成为本方法难点。跟踪最佳功率——转速曲线法，基于双馈电机可以进行有功和无功功率解耦控制，通过双馈电机的有功功率控制来实现最大风能追踪。不用检测风速，电控系统响应快，稳态误差小，跟踪的准确性高。爬山搜索法中转速变化量与有功功率变化量成比例关系，但实际上两者是非线性的关系，从而会影响最大风能的追踪效果；采样周期T如果不恰当，整个系统可能出现不收敛，或者响应太慢的情况。功率滞环比较控制法实际上是爬山法的改进，存在和爬山法同样的问题。第四章变速恒频双馈风力发电系统双PWM变换器研究转子侧PWM变换器的主要功能是在转子侧实现双馈发电机的矢量控制，确保有功和无功功率的独立调节；根据风速的变化，实现最大风能捕获运行。接于转子回路、用作交流励磁的电源必须是一个能量能够双向流动的变换器。采用当前电力电子技术构造可满足交流励磁要求的变换器主要有交－交变换器和PWM整流－PWM逆变(双PWM)的交－直－交型变换器。diaibiciCCaubucurrrlll+dcu-ab网侧PWM变换器转子侧PWM变换器2l2l2l2r2r2r2ae2be2celoadidci三相电压源型双PWM变频器主电路结构图第五章风力发电谐波对电力系统的影响及解决方案谐波是一个周期电气量的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍，常称为高次谐波。谐波的定义谐波对电网的影响谐波对旋转设备和变压器的主要危害是引起附加损耗和发热增加,此外谐波还会引起旋转设备和变压器振动并发出噪声,长时间的振动会造成金属疲劳和机械损坏。谐波对线路的主要危害是引起附加损耗。谐波可引起系统的电感、电容发生谐振,使谐波放大。当谐波引起系统谐振时,谐波电压升高,谐波电流增大,引起继电保护及安全自动装置误动,损坏系统设备(如电力电容器、电缆、电动机等),引发系统事故,威胁电力系统的安全运行。谐波可干扰通信设备,增加电力系统的功率损耗(如线损),使无功补偿设备不能正常运行等,给系统和用户带来危害。谐波的解决方案抑制谐波的方法有：1、变压器以特定方式联接2、功率补偿电容器前串上谐波电抗器3、连接无源滤波器（LC滤波）4、有源滤波器采用与交流滤波器完全不同的原理，通过产生与补偿谐波形状一致、相位相反的电流，来抵消非线性负荷产生的谐波电流，以使谐波不会流入公共供电回路。全文总结简述风力发电的概况，介绍国内外风力发电发展现状与发展趋势，并分析和研究交流励磁双馈发电机的结构特点、运行原理和能量关系分析了实现最优风能捕获的系统控制方法，并对变速恒频双馈风力发电用双PWM变换器的拓扑结构、基本原理进行了研究最后分析研究了谐波产生的原因以及谐波对电力系统造成的影响，提出了抑制谐波的方法。致谢大学本科的学习生活即将结束。在此，我要感谢所有曾经教导过我的老师和关心过我的同学，他们在我成长过程中给予了我很大的帮助。本文能够顺利完成，要特别感谢我的导师闫群民老师，同时也要感谢各位系上的老师的关心和帮助。最后向所有关心和帮助过我的人表示真心的感谢。