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风光互补发电系统的研究与开发

曹彦

  风能和太阳能作为可再生新能源具有很好的互补性,对其进行合理的开发使用,对解决当今世界日益严重的资源枯竭和环境污染具有十分重要的意义。与单独的光伏或风力发电相比,风光互补发电技术能有效增强系统对天气变化的适应能力,使系统具有更好的实用价值,它既可增加供电可靠性,又可降低系统的成本。 本课题以风-光发电为背景,开展风光互补发电的控制系统与逆变技术的研究,主要完成的工作有如下几个方面: 1、为了模拟真实工况下的风力机输出特性,本文设计了一种基于直流电机的风力机模拟系统,该系统具有噪声小,成本低,可模拟不同风速(低速、高速)下风能发电的情况。 2、针对自然界因风-光的不确定而导致系统输入电压的不稳定工况,本文设计了一种Buck—Boost升降压一体的变换及控制电路,该电路可适应不同电压值的输入,完成发电系统的MPPT控制。 3、开发了一种与风光互补发电系统匹配的逆变装置,该装置采用两级逆变的方案,前级采用带有能量回收功能的隔离型全桥DC/DC升压结构,以提高转换效率;后级采用基于单极性倍频SPWM技术的全桥逆变结构,通过数字和模拟相结合的方式,实现了等效开关频率的增倍,提高了效率,减小了逆变器的体积。经实际运行,验证了本系统的有效性。 在理论分析的基础上,进行三个部分的开发工作。完成一台风光互补逆变实验平台,通过了新疆大学的验收工作,目前运行良好;初步完成一台风光互补发电实验平台,并通过了系统联调。 此风光互补发电系统的风力机模拟、MPPT控制、逆变三个部分各项指标符合设计要求,运行状态稳定,电气性能优良,为研究风光互补发电,开发合适的发电控制系统和逆变系统提供了一套理想的解决方案。……   
[关键词]:风光互补发电;风力机模拟;MPPT;逆变系统
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:上海交通大学2012年