風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的分類及拓撲.pptVIP

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的分類及拓撲結(jié)構(gòu),蘭國軍 電力系統(tǒng)及其自動化 20111100351,風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)分類：,1.獨立型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng) 通常獨立型風(fēng)力發(fā)電規(guī)模較小，單機容量一般為10kW及以下，通過蓄電池等儲能裝置或與其它能源發(fā)電技術(shù)相結(jié)合，用以解決偏遠地區(qū)的供電問題。 2.并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。 指接入電力系統(tǒng)運行且規(guī)模較大的風(fēng)力發(fā)電場。單機容量一般在數(shù)百kW及MW。并網(wǎng)運行的風(fēng)力發(fā)電場可以得到大電網(wǎng)的補償和支撐，大功率風(fēng)電機組并網(wǎng)發(fā)電是高效大規(guī)模利用風(fēng)能最經(jīng)濟的方式，是當(dāng)今世界利用風(fēng)能的主要方式。,風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)分類：,1.獨立型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng) 2.并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),小型直流混合系統(tǒng),小型交流混合系統(tǒng),A型：恒速恒頻,B型：變速恒頻,C型：變速含部分功率變頻器,D型：變速全功率變頻器型,小型直流混合系統(tǒng),小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)常與其他能源混合發(fā)電，又可稱之為“混合電力系統(tǒng)”。 1.傳統(tǒng)的直流混合系統(tǒng)，如下圖所示。小型風(fēng)力機輸出的交流頻率和電壓可變的交流電，經(jīng)過整流后輸送到電池組電壓等級的直流母線。能量存儲在電池中或通過逆變器轉(zhuǎn)換成交流提供給負荷。電池組被用來平滑風(fēng)力機的功率波動，存儲有風(fēng)時產(chǎn)生的能量以備不時之需。,特點及其拓撲結(jié)構(gòu),1.小型直流混合系統(tǒng),小型交流混合系統(tǒng),以交流母線為主體的小發(fā)電系統(tǒng)。光伏和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)通過專用快速逆變器接入交流電網(wǎng)。,特點及其拓撲結(jié)構(gòu),2.小型交流混合系統(tǒng),并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),A型：恒速恒頻 此類型主要指鼠籠式感應(yīng)發(fā)電機（SCIG）通過變壓器直接連接電網(wǎng)的恒速風(fēng)機，如下圖所示，雙繞組風(fēng)機也可歸于此類。因為鼠籠式感應(yīng)電機需要從電網(wǎng)吸收無功功率，所以此類型風(fēng)力機使用電容器組進行無功功率補償，使用軟啟動器可以獲得平穩(wěn)的電網(wǎng)電壓。此類型的缺點是不支持速度控制，需要剛性電網(wǎng)支持，機械承受應(yīng)力大。,特點及其拓撲結(jié)構(gòu),特點及其拓撲結(jié)構(gòu),該類型還具體包括三種類型： （1） 失速控制型。該機型在上世紀(jì)8090年代被許多丹麥風(fēng)力機制造商采用。 特點：簡單、堅固、耐用。不能實現(xiàn)輔助啟動，無法控制風(fēng)力機的功率。 （2） 槳距控制型。 優(yōu)點是可控功率，可控啟動和緊急停車。 缺點：高風(fēng)速時很小的風(fēng)速變化也會導(dǎo)致很大的輸出功率波動。槳葉調(diào)節(jié)能補償份額的緩慢變化，但陣風(fēng)情況不能補償。 （3） 主動失速控制型。低風(fēng)速時槳葉調(diào)節(jié)類似于槳距控制型風(fēng)機，高風(fēng)速時、使槳葉進入深度失速狀態(tài)。 優(yōu)點：能夠獲得更平穩(wěn)的有限功率，不會出現(xiàn)槳距控制型風(fēng)力機的高功率波動。,并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),2.B型：有限變速 指可變轉(zhuǎn)子電阻的有限變速風(fēng)力機，如下圖所示。OptiSlipTM，該技術(shù)是Vestas公司在20世紀(jì)90年代中期開始使用。使用繞線感應(yīng)發(fā)電機（WRIG）直接并網(wǎng)；同樣需要電容器組進行無功功率補償，使用軟起動器并網(wǎng)。由于轉(zhuǎn)子電阻可變使得轉(zhuǎn)差率可變，因此系統(tǒng)的功率輸出穩(wěn)定，可變轉(zhuǎn)子電阻的大小決定動態(tài)速度控制的范圍。,特點及其拓撲結(jié)構(gòu),并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),C型：變速含部分功率變頻器 此類型主要指雙饋式感應(yīng)發(fā)電機（DFIG），如下圖所示。是含繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)發(fā)電機（WRIG）和轉(zhuǎn)子電路中部分功率變頻器（額定值約為標(biāo)稱發(fā)電機功率的30%）。雙饋發(fā)電機結(jié)構(gòu)類似于三相繞線式異步感應(yīng)電機，具有定、轉(zhuǎn)子兩套繞組，定子繞組并網(wǎng)，轉(zhuǎn)子繞組外接三相轉(zhuǎn)差頻率變頻器實現(xiàn)交流勵磁。部分功率變頻器用來進行無功功率補償。雙饋發(fā)電機是指，在控制中發(fā)電機的定、轉(zhuǎn)子都參與了勵磁，并且定、轉(zhuǎn)子兩側(cè)都有能量的饋送。 優(yōu)點：變頻器的容量小，更具經(jīng)濟性，動態(tài)速度控制范圍快一般為同步轉(zhuǎn)速的-40%30%。 缺點主要是需要使用滑環(huán)和需要有電網(wǎng)故障保護，具有齒輪箱，結(jié)構(gòu)笨重，易出現(xiàn)機械故障。,特點及其拓撲結(jié)構(gòu),并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),4.D型：變速全功率變頻器型 此類型主要指發(fā)電機通過全功率變頻器并網(wǎng)的全變速風(fēng)力機。發(fā)電機主要有繞線轉(zhuǎn)子同步風(fēng)力發(fā)電機（WRSG）或永磁同步發(fā)電機（PMSG），結(jié)構(gòu)圖如下圖所示。 其中一些全變速風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)省去了齒輪箱，此時需要直驅(qū)多級發(fā)電機，其直徑較大。,直驅(qū)式永磁同步發(fā)電機根據(jù)全功率變流器的不同又可分為： （1）不可控整流+DC/DC升壓+PWM電壓源型逆變器型,DC/DC環(huán)節(jié)將整流器輸出的直流電壓提高并保持穩(wěn)定在合適的范圍內(nèi)，使得逆變器的輸入電壓穩(wěn)定，提高運行效率、減小諧波。,（2）背靠背雙PWM變流器型,優(yōu)點：后者中的