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1、2014年黑龙江省专业技术人员继续教育知识更新培训电气工程专业作业1、不控整流与可控整流的主要区别是什么？答：一、 不可控整流方案在直接驱动型风力发电系统中，由于发电机出口电压的幅值和频率总在变化， 需要先通过整流电路将该交流信号变换成直流电，然后再经过逆变器变换为恒频恒 压的交流电连接到电网。但是在整流过程中，由于电力电子器件的作用使得发电机 侧功率因数变低并且电流谐波增大，给发电机正常运行带来了不利影响。然而，由于该种方案结构简单，可靠性高，成本低廉；同时，不可控整流模块的功率等级可以做到很大，技术瓶颈较小，因此在实际中仍得到了较为广泛的应用。该系统前端采用不可控整流桥整流为直流，将风力发
2、电机发出的变压变频的交流电转化为直流电，最后经过变流器环节将电流送人电网。该系统具有工作稳定，控制简单，成本低廉等优点，适合于中小功率场合。二、PWM整流方案采用PWM整流方案可以实现稳定的直流电压输出，且输人側的电流波形良 好，功率因数可调，具备宝贵的四象限运行能力。然而其结构和控制方法较为复杂，成本较髙。但是随着电力电子技术特别是开关器件制造技术的发展，PWM整流器的成本问题已经有所缓和，应用场合越来越广泛，已经成为了未来变流技术的一种趋势。2、降压斩波电路与升压斩波电路有何不同？降压斩波电路可以用于可再生能源系统中吗？说明其原因。答：降压斩波电路与升压斩波电路差别在于DC/DC输出的电压
3、是降低还是升高。Boost斩波器是常用的DC/DC升压斩波器，其拓扑如图3-1所示。图3-1中，表示输入电压，表示输出电压，为负载。采用不同的占空比控制开关S，便可以控制输出电压。图3-1 Boost电路拓扑斩波技术实现的是直流到直流的变换，直接驱动型风力发电系统中，采用不可控整流方案的场合很多，此时发电机（通常采用永磁发电机）发出的三相电通过三相不可控整流桥整流后，再进行逆变然后并网发电。但由于同步发电机在低风速时输出电压较低，无法将能量回馈至电网，因此实用的电路往往在直流侧加人一个Boost升压电路，在低速时，由升压电路先将整流器输出的直流电压提升。采用此电路可使风力发电机组运行在非常宽的
4、调速范围。Boost电路是风力发电系统中主要用到的斩波技术，其具有输人电流连续、拓扑结构简单、效率高等特点。因此，降压斩波电路不可以用于可再生能源系统中。3、分析多脉波整流电路抑制谐波的原理。答：多脉波不可控整流方案图2-1不可控整流器与逆变器的直驱型系统结构不可控整流方案的缺点在于交流側谐波含量大，降低了系统的效率，给系统带来了不良影响。多脉波不可控整流技术可以显著降低交流侧的电流谐波，降低直流側的电压脉动，已经在电源、变频器等多种场合得到了广泛应用。多脉波整流的输人为多组三相电，以12脉波整流器为例，需要两组三相电，两组三相电的相位之间错开。实际应用中，风力发电机常采用多相发电机。 采用M
5、atlab搭建如图2-2所示的仿真模型中，6相发电机采用两组三相电压源串联阻感支路来模拟，且两组电压源的同相之间相差；12脉波整流中，两组三相不可控整流桥的输入分别为6相发电机的两组三相电压，最终的整流输出再由两组三相不可控整流桥的输出叠加而成，如图2-3所示。图2-2 6相发电机内部等效框图 图2-3发电机侧整流及Boost仿真框图图2-2中，各电压源的幅值设为250V，频率设置为10Hz，串联的各电阻为，仿真结果如图2-4和图2-5所示。图2-4为模拟的6相发电机的输出的相电压波形，其中、分别互差，为图2-2中第一组三相电的三个输出；、亦分别互差，为图2-2中第二组三相电的三个输出，且两组
6、三相电相差30%。图2-5为整流仿真结果，不可控整流桥1的输出和不可控整流桥2的输出均为6脉波，且由于两者互差，因此波峰、波谷互相抵消，合成后的电压变为12脉波，且波动幅值大大降低。由仿真结果可以看出，整流模块工作正常良好。图2-4 6相发电机的相电压图2-5 不可控整流及12脉波整流器输出波形4、为什么对并网逆变器采用电流控制？答：直接电流控制配合电网电压前馈的并网逆变器电流控制 方法，电流控制框图如图4-8所示。图4-8电流控制框图图4-8中，有功电流和无功电流的给定值由当前的风速和最大功率跟踪算 法计算得出。以有功电流的控制框图为例，根据采集的并网电流进行Park变换， 得到此时的并网电
7、流的g轴分量和d轴分量。有功电流实际值与有功电流给定值作差后通过PI环节，再与此时的电网电压的g轴分量相加后作为g轴电压参考 值。无功电流的控制框图与有功电流控制框图相似，最后1轴电压参考值d轴电压参考值经Park反变换后作为PWM逆变器的参考电压。图4-8电流控制框图的工作过程如下：假设实际的并网电流、大于给定值，则两者比较后的偏差为正，PI输出器的输出将不断增大，参考电压的幅值也越来越大，从而导致并网电流增大。该过程将导致并网电流、逐渐接近 给定值，PI调节器的输出将保持动态恒定。电网电压经Park变换后的、作为前馈量，可以减弱或消除电网电压波动和电网电压谐波等因素对并网逆变电流 的影响。
8、5、对电压源型逆变器采用PWM控制时，逆变器的输出电压波形和输出电流波形的规律由什么因素决定，二者的区别是什么？为什么会有这些区别？答：电压源型PWM逆变方案是当前主要应用的逆变方案，该方案的拓扑如图4-2所示，采用的结构为三相全桥，开关器件为全控型开关器件，如IGBT、MOSFET等。图4-2 PWM逆变器拓扑图图4-2中，a相桥臂的上管和下管编号为1和2；b相桥臂的上管和下管编号为3和4；c相桥臂的上管和下管编号为5和6。按照一定规律控制6个开关管的状态，即可以实现逆变。调制方法常用的有SPWM和SVPWM等，具体可以参考相关文献。以SVM为例，当开关频率选择2。 5kHz时，abc三相的
9、上管脉冲波形如图4-3所示，三相脉冲在时间轴上顺次滞后，每路脉冲在1/3个基波周期内保持不变，符合SVM五段法的开关脉冲特点。图4-4为逆变器输出端口的ab相间电压、bc相间电压以及ca相间电压。可以看出，三个线电压顺次滞后，且呈典型的PWM波特征。经过低通滤波后接三相星形感性负载，得电压和电流波形如图2-33所示。由图可以看出，经过滤波后，相电压波形正弦度非常高，通过各负载的电流也具有良好的正弦性，PWM逆变效果良好。图4-3 开关频率为2。5kHz时，abc三相的上管脉冲波形图4-4 逆变器输出端口的各相间电压图4-5 电压、电流波形当PWM电压源型逆变器应用于风力发电系统的并网逆变环节时
10、，连接图如图4-6所示，忽略高频分量的影响，推导其并网运行状态下的电压电流特性， 得 （2-2）式中，为并网电流矢量；为逆变器输出的电压矢量；为电网电压矢量；是每相滤波电感的值。图4-6 逆变器连接电网示意图选择坐标系如图4-7所示，两项旋转坐标系中的q轴与电网电动势矢量同轴，即q轴按照矢量定向，（q轴）矢量方向的电流分量定义为有功电流，d轴落后轴（q轴），d轴方向的电流分量定义为无功电流，初始条件下，令q轴与a轴重合。图4-7 坐标系示意图此时的Park变换矩阵为 （2-3）将乘以时（2-2），当电网三相对称时，得 （2-4） （2-5）整理后可得dq坐标系下的并网逆变器数学模型为 （2-6
11、）结果表明只要控制d轴电流和q轴电流，便可以实现对并网功率和功率因数 的控制。有的文献提出了直接电流控制配合电网电压前馈的并网逆变器电流控制 方法，电流控制框图如图4-8所示。图4-8电流控制框图图4-8中，有功电流和无功电流的给定值由当前的风速和最大功率跟踪算 法计算得出。以有功电流的控制框图为例，根据采集的并网电流进行Park变换， 得到此时的并网电流的g轴分量和d轴分量。有功电流实际值与有功电流给定值作差后通过PI环节，再与此时的电网电压的g轴分量相加后作为g轴电压参考 值。无功电流的控制框图与有功电流控制框图相似，最后1轴电压参考值d轴电压参考值经Park反变换后作为PWM逆变器的参考
12、电压。图4-8电流控制框图的工作过程如下：假设实际的并网电流、大于给定值，则两者比较后的偏差为正，PI输出器的输出将不断增大，参考电压的幅值也越来越大，从而导致并网电流增大。该过程将导致并网电流、逐渐接近 给定值，PI调节器的输出将保持动态恒定。电网电压经Park变换后的、作为前馈量，可以减弱或消除电网电压波动和电网电压谐波等因素对并网逆变电流 的影响。acidity, mL.; M-calibration of the molar concentration of sodium hydroxide standard solution, moI/L; V-amount of the volum
13、e of sodium hydroxide standard solution, Ml; M-the weight of the sample, g. Such as poor meets the requirements, take the arithmetic mean of the second determination as a result. Results one decimal. 6, allowing differential analyst simultaneously or in quick succession for the second determination,
14、 the absolute value of the difference of the results. This value should be no more than 1.0. 1, definitions and principles for determination of ash in starches, starch and ash: starch samples of ash the residue obtained after weight. Original sample residue weight of sample weight or weight expresse
15、d as a percentage of the dry weight of the sample. Samples of ash at 900 high temperature until ashing sample . The Crucible: determination of Platinum or other conditions of the affected material, capacity of 50mL. Dryer: has effectively adequate drying agent and-perforated metal plate or porcelain. Ashing furnaces: device for controlling and regulating temperature, offers 900 incineration temperature of 25 c. Analytical balance. Electric hot plate or Bunsen. 3, crucible of analysis steps preparation: Crucible must first wash with boiling dilut
