獨立運行小型風力發電機
2020-12-01 電子產品世界一、項目概述
本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/258301.htm1.1 引言
能源 、環境是當今人類生存和發展所要解決的緊迫問題。能源的發展按照可持續發展戰略原則，在開發利用常規能源的同時，應更加注重開發利用對生態有利的新型能源，如風能、太陽能、潮汐能、水能等。風力發電由於清潔無汙染，施工周期短，投資靈活，佔地少，具有較好的經濟效益和社會效益，已受到世界各國政府的高度重視。中國陸地風能資源的理論開發值為3226 GW，近海風能是陸地的3倍，50m高區域風能是l0m高區域的2倍,風能資源十分豐富。因此,風力發電是我國未來能源發展的一個重要方向。在風力發電系統中，為了保證風力發電機輸出穩定電能，控制器的合理設計是十分重要的。
獨立運行的小型風力發電系統由於不需要併網發電，系統輸出必須隨著負載的變化而變化，由於風能的隨機性和不穩定性以及負載的變化大大地增加了系統的複雜性。研究控制系統的目的就是儘量保持系統的輸出在我們希望的範圍之內。在獨立運行小型風力發電系統中風速和負載作為輸入是不斷變化的，因此系統應該通過調節來適應風速變化，滿足負載需要，並使整個系統運行在安全合理的範圍之內。
1.2 項目背景/選題動機
風力發電由於清潔無汙染，施工周期短，投資靈活，佔地少，具有較好的經濟效益和社會效益，已受到世界各國政府的高度重視
二、需求分析
2.1 功能要求
蓄電池是整個風電系統中較薄弱的環節而且運行周期短，這就給小型風電系統的推廣使用造成了一定難度。所以在獨立運行風電系統有不同於其它系統的控制特點，其特殊性表現在:
（1)受風能的隨機性和不穩定性的影響，需要用電的時候不一定有風，不需要用電的時候風速可能很大，並且捕獲的風能大於負載用電量時，可能造成風力機轉速過大，導致飛車;電流過大，導致發電機過載，燒毀線圈;
（2)蓄電池的充電電源來自於風力發電機，但風力發電系統的設計發電量是有限的，容易造成低風速時，蓄電池欠充;高風速時，蓄電池過充。
對系統的控制應達到以下幾點要求:
1、能夠跟蹤最大功率;（風力發電機組的最大功率跟蹤控制）
2、使風力發電機組的輸出功率與負載功率相匹配;
3、對蓄電池合理充電，防止過充或過放;（蓄電池組的優化控制策略）
2.2 性能要求
對系統的控制應達到以下幾點要求:
1、能夠跟蹤最大功率;（風力發電機組的最大功率跟蹤控制）
2、使風力發電機組的輸出功率與負載功率相匹配;
3、對蓄電池合理充電，防止過充或過放;（蓄電池組的優化控制策略）
三、方案設計
3.1 系統功能實現原理（除圖片外需有文字介紹）
系統硬體結構框圖
本文提出的風力發電系統結構,如圖2所示，實現了負載跟蹤和充放電集成控制.它主要包括風力機、三相永磁同步發電機、橋式整流器、DC/DC變換器、蓄電池、逆變器、驅動電路以及控制系統幾個組成部分.風力機驅動永磁同步發電機發電,所發出的交流電經整流後給蓄電池充電或供給負載;逆變器將蓄電池或斬波器輸出的直流電變換成交流電供負載使用;DC/DC變換器用來改變風力發電機的負載特性,調節發電機輸出功率和控制蓄電池充放電;卸荷負載用來保護風力發電機組.
3.2 硬體平臺選用及資源配置
主控制器用Atmega，驅動器件用TC4427E,輔助電源用UC3845.
3.3系統軟體架構
3.4 系統軟體流程（除圖片外需有文字介紹）
人為地施加轉速擾動變化量,根據發電機輸出功率的變化確定風機轉速的控制增量,通過控制發電機電磁轉矩使得風機轉速趨於給定,反覆執行上述搜索策略,直到風電系統運行在最大功率點。由於不同風速下,風機的轉速—功率曲線呈類拋物線關係,搜索法通過不斷改變風機轉速控制風電系統的運行點沿拋物線變化, 直到自動搜索到發電機的最優轉速點。
3.5 系統預計實現結果
1、能夠跟蹤最大功率;（風力發電機組的最大功率跟蹤控制）
2、使風力發電機組的輸出功率與負載功率相匹配;
3、對蓄電池合理充電，防止過充或過放;（蓄電池組的優化控制策略）
在獨立運行小型風力發電系統中風速和負載作為輸入是不斷變化的，因此系統應該通過調節來適應風速變化，滿足負載需要，並使整個系統運行在安全合理的範圍之內,保證風力發電機輸出穩定電能。
更多關於風力發電的技術資訊，歡迎訪問 與非網風力發電技術專區
相關焦點
-
淺談小型風力發電機
離網型風力發電機亦稱獨立運行風力機，是應用在無電網地區的風力機，一般功率較小。獨立運行風力機一般需要與蓄電池和其他控制裝置共同組成獨立運行風力機發電系統。這種獨立運行系統可以是幾kW乃至幾十kw，解決一個村落的供電系統，也可以是幾十到幾百W的小型風力發電機組以解決一家一戶的供電。 -
小型風力發電機風機部分使用保養內容及注意事項
【學員問題】小型風力發電機風機部分使用保養內容及注意事項？ 【解答】1.注意觀察風機風輪運轉是否正常 平時要經常觀察風機風輪運轉情況，如發現運轉不平穩，機頭有劇烈抖動或出現異常雜音，應立即停機檢查排除。對於變槳距調速的風輪應經常查看調速螺旋槽部位回位是否一致，調查動作是否靈活。 -
我國最大功率高速永磁風力發電機開始運行考核
由中國北車永濟電機公司研製的3MW高速永磁風力發電機在順利完成機組地面聯調試驗後，日前，開始在風電場實地運行考核。 該電機是我國目前最大功率等級永磁風力發電機。它的成功運行，進一步鞏固了永濟電機公司在我國風力發電機研發與製造方面領跑者的地位。 -
【綠色技術】磁懸浮風力發電機
磁懸浮風力發電機集磁懸浮技術、電機工程、動力機械、航空大氣工程、外觀設計、實用設計、風洞測驗、電腦模擬分式等學科於一體，採用輕型鋁合金 -
10kw風力發電機價格-今日最新10kw風力發電機價格行情走勢...
我的煤炭網>新聞>行業熱點>風電>10kw風力發電機價格-今日最新10kw風力發電機價格行情走勢 - 阿里巴巴 10kw風力發電機價格-今日最新10kw風力發電機價格行情走勢 - 阿里巴巴 發布日期：2020-04-24 -
振動傳感器在風力發電機振動監測中的應用分析
打開APP 振動傳感器在風力發電機振動監測中的應用分析 工採網 發表於 2021-01-06 14:37:35 風力資源取之不盡 -
風力發電機工作原理
在二十一世紀00年代初，風力發電機最具經濟效益的額定輸出功率範圍在600千瓦至750千瓦之間，而風輪直徑則在40米至47米之間。當時所有製造商都有生產這類風力發電機。新一代的兆瓦級風力發電機是以這類機種作為基礎發展出來的。 -
微型風力發電機設計
打開APP 微型風力發電機設計 灰色天空 發表於 2012-05-07 15:01:09 風力發電由於高昂的安裝費用和城市的相關條款等等原因在市區裡限制發展。 -
「菲仕」風力發電機填補多項國內空白
本報訊(記者羅佳旻)一臺直徑僅3米的風力發電機產生的電能，可以為500多戶普通居民家庭供電。近日，寧波開發區的義大利客商投資企業寧波菲仕電機技術有限公司，研發出1兆瓦直驅式永磁同步風力發電機，並已在義大利一家風力發電廠投用。據悉，該產品在本月已交專家組鑑定，通過後有望升級為國家級項目產品。 -
異步發電機在風力發電中的應用
實際風能利用中，電勵磁同步機在併網時，會因風速的不穩定性造成功率的衝擊，不利於發電機和整個系統的安全穩定運行，因此不能用於齒輪驅動的直接併網風力發電系統;永磁式同步電機效率較高，只能通過整流逆變的變速恆頻的方式併網發電，還有永磁材料容量和強度的限制[4-5]。根據轉子結構不同，一般可將異步電機分為繞線式和鼠籠式兩種。 -
淺析風力發電機組發電機故障
【能源人都在看，點擊右上角加'關注'】北極星風力發電網訊:風力發電機是現代化的重要產物，也是清潔可再生的綠色能源，給人類各方面帶來了很多的便利，對於風力發電機來說，發電機是它的重要組成部件，發電機一旦出現故障,就會直接影響到風機的運行。因此，為了保證風力發電機的正常運行，必須要做好發電機的故障處理工作。 -
風力發電對電網運行的影響及對策
摘要：隨著我國風電超常規的迅猛發展,分析了我國風力發電對電網運行的影響，並作出我國風力發電與電網運行協調發展的解決措施。大規模的風力發電需實現併網運行，國外風電大國雖然對風力發電和電網運行積累了一些經驗，但由於我國電網結構的特殊性，風力發電和電網運行如何協調發展已成為風電場規劃設計和運行中不可迴避的最重要課題。 -
精彩,大型風力發電機的內部構造,看後全懂了!
機艙：機艙包容著風力發電機的關鍵設備，包括齒輪箱、發電機。維護人員可以通過風力發電機塔進入機艙。機艙左端是風力發電機轉子，即轉子葉片及軸。轉子葉片：捉獲風，並將風力傳送到轉子軸心。現代600千瓦風力發電機上，每個轉子葉片的測量長度大約為20米，而且被設計得很象飛機的機翼。 -
國外牛人DIY自製風力發電機全過程[圖解]
風力發電機原理 風力發電的原理，是利用風力帶動風車葉片旋轉，再透過增速機將旋轉的速度提升，來促使發電機發電。把風能轉變為電能是風能利用中最基本的一種方式。風力發電機一般有風輪、發電機（包括裝置）、調向器（尾翼）、塔架、限速安全機構和儲能裝置等構件組成。 -
風力發電機轉那麼慢,它是怎麼發電的?
風力發電機是將風能轉換為機械功，機械功帶動轉子旋轉，最終輸出交流電的電力設備。 當風速過快時，就需要後臺操作電腦，停止運行風機，減少自身慣性帶來的破壞和磨損。這就相當於兩輛相同的汽車，一輛速度是30千米每小時，一個200千米每小時，哪個剎車更容易一個道理。所以，扇葉轉動慢能更有效保護風機不受傷害。 事實上，風機發電量不取決於葉片旋轉的快慢。在葉片恆定轉速的情況下，葉片受力增加，功率就會增加。風機的葉片越大，功率越大，相應發電量就越多。 -
風力發電機幾乎都不怎麼轉動,它是怎麼實現發電的呢?
風力發電在芬蘭、丹麥等國家很流行，我國也在西部地區大力提倡，小型風力發電系統效率很高，但它不是只有一個發電機頭組成的，而是一個有一定科技含量的小系統，風力發電機加充電器加數字逆變器，風力發電機由機頭、轉體、尾翼、葉片組成，每一部分都很重要，各部分功能為葉片用來接受風力並通過機頭轉為電能，尾翼使葉片始終對著來風的方向從而獲得最大的風能。 -
風力發電機是永磁發電機嗎
風力發電機的結構實際是和永磁發電機的結構是一樣的！風力發電機需要懸在空中利用風能轉化為電能，動力是風能，而永磁發電機需要用柴油機為動力，雖然用途不一樣，但是從這方面看，風力發電機更節能，靠的是自然能源。不用燃油，綠色環保。 -
小型風力發電系統正弦波逆變器設計
關鍵詞：正弦波逆變器；小型風力發電；脈衝寬度調製；推挽電路；單相逆變橋 戶用小型風力發電機的輸出電壓儲存在24 V、32 V或48V等的蓄電池中，這就使許多交流電器無法直接配套使用。為了解決這一問題，就需要在小型風力發電系統中配置逆變器，將直流電變為220 v／50 Hz的交流電輸出，以滿足交流電器的需要。正弦波逆變技術在風力發電系統中是一個極其關鍵的技術，它承擔著將直流電調製成穩壓穩頻的交流電直接供給負載或安全並聯到交流電網的任務。 -
永磁同步風力發電機的原理和應用
近日，一款擁有自主智慧財產權，最大功率為2.5MW的高速永磁同步風力發電機在南車株洲電機有限公司成功下線。南車株洲電機有限公司成功推出2.5MW高速永磁同步風力發電機，實現了發電機低成本製造，使機組極易實現低電壓穿越，在國內處於技術領先水平。 永磁同步風力發電機由於機械損耗小、運行效率高、維護成本低等優點成為繼雙饋感應風電機組之後的又一重要風力發電機型受到廣泛關注，並逐漸開始投入使用。永磁同步風力發電系統基本結構如圖1所示，它主要由風力機、永磁同步發動機、變頻器和變壓器組成。 -
風力發電機原理
許多世紀以來，風力發電機同水力機械一樣，作為動力源替代人力、畜力，對生產力的發展發揮過重要作用。 風力發電機由機頭、轉體、尾翼、葉片組成。 風力發電機的原理：其實就是利用風力帶動風車葉片進行旋轉，然後再透過增速機將旋轉的速度提升，從而促使發電機發電。