风-光-柴互补发电逆变系统的研究与设计

2022-03-16 照明小编 www.gdzrlj.com
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1 引言

进入21世纪,随着全球经济的发展和科学技术的进步,人们对电的依赖越来越多,电力已经成为人们日常生活和生产中必不可少的动力来源。而与此同时,环境污染日益严重,不可再生能源却正被耗尽,资源缺乏的压力不断增加。这样,如何解决人们赖以生存的环境问题,如何解决人们需求增加与资源不断减少之间的矛盾,成为当今国内外学者开始研究与探讨的重大问题。利用绿色可再生资源是一条很好的出路,风能、太阳能就是取之不尽的天然绿色可再生资源。

风-光-柴互补发电系统是一种将太阳能和风能转化为电能,并把柴油机作为后备装置的发电系统。风能与太阳能在时间和地域上有着很强的互补性,可以弥补单一能源发电造成的不平衡的缺陷,使风光互补发电系统在资源上具有最佳的匹配性,其优点是无污染,无噪音,不产生废弃物,并且可再生。而把柴油机作为后备辅助发电装置,能使系统更加得稳定、完善。逆变器是风光互补发电系统的关键设备,直接关系到供电质量和系统运行的可靠性。这样,采用什么样的方法能使逆变器发出稳定的交流电给负载供电,是要解决的首要问题。

文章从系统的实际出发,以DSP为微处理器,提出了一种新的逆变器控制方法,能较好的控制逆变系统直流端电压的稳定,提高系统供电质量,发出稳定的220V/50Hz交流电,对沿海季风型城市用户和边远山区用户有很大帮助。

2 系统结构和主要功能

整套发电装置的系统结构框图如图1所示,包括风能发电系统、光能发电系统、柴油机后备发电系统、逆变系统、控制系统五大部分[2]。其中逆变系统又包括Buck降压电路和逆变器。

风-光-柴互补发电逆变系统的研究与设计

风能发电系统是将风能转化为电能的装置。首先利用风力发电机组,将风能转换成三相交流电,然后经过整流器整成直流电,对逆变系统直流端充电。风机可采用专门设计的变桨距风力发电机或调叶面风力发电机[5],可在3~10级风时达到稳定输出,对风速不稳定产生的尖峰电压电流可通过卸载电阻释放。该系统的优点是系统日发电量大,系统造价低,运行维护成本低;缺点是可靠性较差。光电系统是利用光电池板,将太阳能转换成电能,储存在太阳能蓄电池中,再通过控制器对逆变系统直流端充电的一套系统。该系统的特点是可靠性高,运行维护成本低;缺点是系统造价高。柴油机发电系统是在风-光发电系统出现故障或是供电不足时的后备系统,目前技术已趋于完善。因此利用风-光互补发电且以风电为主,柴油机作为后备系统,是最佳的匹配方案。降压环节采用简单稳定的Buck降压电路,将风能系统和光能系统的高压电降为350V左右,送到逆变器直流端。逆变器设计为SPWM触发,单向IGBT逆变器,采用目前成熟的大功率电力电子功率转换器件IGBT,确保逆变器系统正常工作。逆变器最终将输出220V/50Hz的交流电供负载使用。控制系统是整套设备的大脑,选用目前功能强大的DSP系列作为微处理器。控制单元及其外围设备用来实现对系统的数据采集、实时监控和IGBT的触发。

详细资料见:http://www.big-bit.com/uploadfile/2015/0131/20150131034304550.pdf