新能源 分析

【專家解說】：1、分析雙饋異步發(fā)電機(jī)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的工作原理。（圖1） 答：為了實(shí)現(xiàn)變速，當(dāng)風(fēng)速變化時(shí)，通過轉(zhuǎn)速反饋系統(tǒng)控制發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩。使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速跟蹤風(fēng)速的變化，以獲得最大風(fēng)能。為實(shí)現(xiàn)恒頻輸出，當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為n時(shí)，因定子電流的頻率f1=pn/60±f2，由變頻器控制轉(zhuǎn)子電流的頻率f2，以維持f1恒定。 答：1、當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高于同步速時(shí)，轉(zhuǎn)差率s<0,轉(zhuǎn)差功率流出轉(zhuǎn)子，經(jīng)過變頻器送至電網(wǎng)，電網(wǎng)得到的功率為定，轉(zhuǎn)子功率之和，大于定子功率，此時(shí)雙饋發(fā)電機(jī)工作于發(fā)電狀態(tài)；2、當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低于同步速時(shí)，轉(zhuǎn)差率s>0,轉(zhuǎn)差功率從電網(wǎng)經(jīng)變頻器流入轉(zhuǎn)子，電網(wǎng)得到的功率為發(fā)電機(jī)定，轉(zhuǎn)子輸出功率之和，小于定子功率，此時(shí)雙饋發(fā)電機(jī)工作于電動(dòng)狀態(tài)。 2、從廣義化概念講，新能源利用主要包括哪3個(gè)方面的內(nèi)容？ 答：1）綜合利用能源。以提高能源利用效率和技能為目標(biāo)，加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式。 2）替代能源。以發(fā)展煤炭潔凈燃燒技術(shù)和煤制油產(chǎn)業(yè)為目標(biāo)，降低對(duì)石油進(jìn)口的依賴。 3）新能源轉(zhuǎn)換。大力發(fā)展以可再生能源為主的新能源利用體系，調(diào)整、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)。 3、分析籠型異步發(fā)電機(jī)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的工作原理。（圖2） 答：其定子繞組通過AC—DC—AC變頻器與電網(wǎng)相連，變速恒頻策略在定子電路中實(shí)現(xiàn)。當(dāng)風(fēng)速變化時(shí)，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能的頻率隨著風(fēng)速的變化而變化，通過定子繞組和電網(wǎng)之間的變頻器將頻率變化的電能轉(zhuǎn)換為與電網(wǎng)頻率相同的電能。 4.分析同步發(fā)電機(jī)的變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的工作原理。（圖3） 答：為了解決風(fēng)力發(fā)電機(jī)中的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和電網(wǎng)頻率之間的剛性耦合問題，在同步發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)之間加入AC—DC—AC變頻器，可以使風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作在不同的轉(zhuǎn)速下，省去調(diào)速裝置。而且可通過控制變頻器中的電流或轉(zhuǎn)子中的勵(lì)磁電流來控制電磁轉(zhuǎn)矩，以實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速的控制，減小傳動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)力，使之達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)。 5、分析無刷雙饋異步發(fā)電機(jī)的變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的工作原理。（圖4） 答：圖中P*和Q*分別為有功功率和無功功率的給定值；功率控制器根據(jù)功率給定與反饋值及頻率檢測(cè)信號(hào)按一定的控制規(guī)則輸出頻率和電流的控制信號(hào)。無刷雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速的變化而變化，以保證系統(tǒng)運(yùn)行在最佳工況下，提高風(fēng)能轉(zhuǎn)化的效率。當(dāng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速變化時(shí)，由變頻器來改變控制繞組的頻率，以使發(fā)電機(jī)的輸出頻率與電網(wǎng)一致。 6、試分析大功率點(diǎn)跟蹤控制（MPPT）的控制算法中擾動(dòng)觀察法的尋優(yōu)過程，畫出其控制流程。 答：.根據(jù)光伏陣列工作時(shí)不間斷地檢測(cè)電壓擾動(dòng)量，即根據(jù)輸出電壓的脈動(dòng)增量（±△U）的輸出規(guī)律，測(cè)得陣列當(dāng)前的輸出功率Pd，而被儲(chǔ)存的前一時(shí)刻輸出功率被記憶為Pj，若Pd>Pj，則U=U+△U；若Pd<Pj，則U=U-△U。 控制流程：P146. 7、試分析大功率點(diǎn)跟蹤控制（MPPT）的控制算法中增量電導(dǎo)法的實(shí)現(xiàn)過程。（圖5） 答：由光伏陣列的P-U曲線可知，當(dāng)輸出功率P為最大時(shí)，即Pmax處的斜率為零，可得 ，整理可得，即為光伏陣列達(dá)到最大功率點(diǎn)的條件，即當(dāng)輸出電壓的變化率等于輸出瞬態(tài)電導(dǎo)的負(fù)值時(shí)，光伏陣列即工作于最大功率點(diǎn)。增量電導(dǎo)法就是通過比較光伏陣列的電導(dǎo)增量和瞬間電導(dǎo)來改變控制信號(hào)，需要對(duì)光伏陣列的電壓和電流進(jìn)行采樣。 8、下圖（圖5-4）所示為沼氣內(nèi)燃機(jī)發(fā)電系統(tǒng)的典型工藝流程，試分析此工藝流程。 答：P168 9、畫出垃圾焚燒發(fā)電控制的系統(tǒng)框圖，并分析其工作原理。 答：系統(tǒng)框圖：P184.. 控制系統(tǒng)中的總協(xié)調(diào)控制器需要對(duì)垃圾焚燒全過程進(jìn)行控制，包括控制方式的確定，并將逆變器控制的方式下達(dá)逆變控制器，將燃燒狀態(tài)和要求下達(dá)燃燒控制器，起到整體的協(xié)調(diào)作用。逆變控制器采集公司電網(wǎng)的電壓和相位等信號(hào)，并控制三相SPWM逆變器，實(shí)現(xiàn)同步并網(wǎng)，將發(fā)動(dòng)機(jī)所發(fā)出的交變電能換成與電網(wǎng)同頻率、同相位的交流電后，通過逆變匹配變壓器輸送到公共供電網(wǎng)絡(luò)。而燃燒控制器采集相關(guān)的垃圾焚燒爐的溫度、鍋爐溫度與壓力、蒸汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速及工作狀態(tài)，并控制焚燒爐排的進(jìn)給速度，保持焚燒系統(tǒng)的穩(wěn)定。 10、下圖（圖6-4）所示為微型燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組控制與電源變換系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，試分析介紹其系統(tǒng)組成和工作原理。 答：系統(tǒng)主要由微型燃機(jī)、燃料增壓泵、中頻發(fā)電機(jī)、大功率變頻電源、蓄電池、雙向DC--AC變換器、三相輸出隔離變壓器、自動(dòng)控制系統(tǒng)和人機(jī)監(jiān)控操作界面等環(huán)節(jié)構(gòu)成。 原理：在開機(jī)啟動(dòng)階段，先斷開斷路器K2、 使用戶負(fù)載與逆變電源變壓器一次側(cè)隔離，閉合斷路器K1，將100kw三相DC--AC變換器的輸出和發(fā)動(dòng)機(jī)相連，利用DC--AC變換器將蓄電池的直流電逆變成三相中頻交流電啟動(dòng)中頻發(fā)電機(jī)，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)微型燃機(jī)渦輪起動(dòng)；100kw的三相主AC--DC變換器采用晶閘管可控整流模式，起動(dòng)時(shí)控制系統(tǒng)將晶閘管觸發(fā)延遲角a推到1800 ，使晶閘管處于截止?fàn)顟B(tài)，100kw三相AC--DC變換器停止變換，蓄電池通過雙向DC--AC變換器向100kw三相DC--AC變換器提供直流電源，由變換器把直流電逆變?yōu)?~500Hz、400V的交流電，驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作于電動(dòng)運(yùn)行模式，帶動(dòng)微型燃機(jī)軟起動(dòng)。 起動(dòng)結(jié)束后K1斷開，發(fā)動(dòng)機(jī)從電動(dòng)狀態(tài)變?yōu)榘l(fā)電狀態(tài)，輸出500~1200Hz、400~900V的三相中頻交流電至100kw三相DC--AC變換器；經(jīng)AC--DC變換器可控整流為幅值恒定的直流電源，再經(jīng)電容濾波后，由100kw三相主DC--AC變換器將直流電壓逆變換為50Hz、400V的工頻電源；待完成起動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定工作后，K2閉合，主DC--AC逆變器通過三相隔離變壓器將50Hz、400V的工頻電能提供給用戶負(fù)載或并入公共電網(wǎng)；此后，雙向DC--AC變換器從直流母線獲取電能向蓄電池充電，蓄電池由放電轉(zhuǎn)為充電蓄能狀態(tài)，為下次起動(dòng)儲(chǔ)備能量。 11、試分析潮汐能發(fā)電原理（圖8-1）。 答：潮汐發(fā)電是利用潮差來推動(dòng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，再由水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電。潮汐發(fā)電必須選擇有利的海岸地形，修建潮汐水庫(kù)，漲潮時(shí)蓄水，落潮時(shí)利用其勢(shì)能發(fā)電。 12、闡述電力系統(tǒng)中無功補(bǔ)償?shù)淖饔眉俺Ｓ梅椒ā? 答：作用：1）減少電力損失；2)改善供電品質(zhì)；3）延長(zhǎng)設(shè)備壽命。 方法：低壓個(gè)別補(bǔ)償；低壓集中補(bǔ)償；高壓集中補(bǔ)償。