2014年黑龍江省專業(yè)技術(shù)人員繼續(xù)教育電氣工程專業(yè)作業(yè)

1、2014年黑龍江省專業(yè)技術(shù)人員繼續(xù)教育知識(shí)更新培訓(xùn)電氣工程專業(yè)作業(yè)1、不控整流與可控整流的主要區(qū)別是什么？答：一、 不可控整流方案在直接驅(qū)動(dòng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，由于發(fā)電機(jī)出口電壓的幅值和頻率總在變化， 需要先通過整流電路將該交流信號(hào)變換成直流電，然后再經(jīng)過逆變器變換為恒頻恒 壓的交流電連接到電網(wǎng)。但是在整流過程中，由于電力電子器件的作用使得發(fā)電機(jī) 側(cè)功率因數(shù)變低并且電流諧波增大，給發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行帶來了不利影響。然而，由于該種方案結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，成本低廉；同時(shí)，不可控整流模塊的功率等級(jí)可以做到很大，技術(shù)瓶頸較小，因此在實(shí)際中仍得到了較為廣泛的應(yīng)用。該系統(tǒng)前端采用不可控整流橋整流為直流，將風(fēng)力發(fā)

2、電機(jī)發(fā)出的變壓變頻的交流電轉(zhuǎn)化為直流電，最后經(jīng)過變流器環(huán)節(jié)將電流送人電網(wǎng)。該系統(tǒng)具有工作穩(wěn)定，控制簡單，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，適合于中小功率場(chǎng)合。二、PWM整流方案采用PWM整流方案可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的直流電壓輸出，且輸人側(cè)的電流波形良 好，功率因數(shù)可調(diào)，具備寶貴的四象限運(yùn)行能力。然而其結(jié)構(gòu)和控制方法較為復(fù)雜，成本較髙。但是隨著電力電子技術(shù)特別是開關(guān)器件制造技術(shù)的發(fā)展，PWM整流器的成本問題已經(jīng)有所緩和，應(yīng)用場(chǎng)合越來越廣泛，已經(jīng)成為了未來變流技術(shù)的一種趨勢(shì)。2、降壓斬波電路與升壓斬波電路有何不同？降壓斬波電路可以用于可再生能源系統(tǒng)中嗎？說明其原因。答：降壓斬波電路與升壓斬波電路差別在于DC/DC輸出的電壓

3、是降低還是升高。Boost斬波器是常用的DC/DC升壓斬波器，其拓?fù)淙鐖D3-1所示。圖3-1中，表示輸入電壓，表示輸出電壓，為負(fù)載。采用不同的占空比控制開關(guān)S，便可以控制輸出電壓。圖3-1 Boost電路拓?fù)鋽夭夹g(shù)實(shí)現(xiàn)的是直流到直流的變換，直接驅(qū)動(dòng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，采用不可控整流方案的場(chǎng)合很多，此時(shí)發(fā)電機(jī)（通常采用永磁發(fā)電機(jī)）發(fā)出的三相電通過三相不可控整流橋整流后，再進(jìn)行逆變?nèi)缓蟛⒕W(wǎng)發(fā)電。但由于同步發(fā)電機(jī)在低風(fēng)速時(shí)輸出電壓較低，無法將能量回饋至電網(wǎng)，因此實(shí)用的電路往往在直流側(cè)加人一個(gè)Boost升壓電路，在低速時(shí)，由升壓電路先將整流器輸出的直流電壓提升。采用此電路可使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行在非常寬的

4、調(diào)速范圍。Boost電路是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中主要用到的斬波技術(shù)，其具有輸人電流連續(xù)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡單、效率高等特點(diǎn)。因此，降壓斬波電路不可以用于可再生能源系統(tǒng)中。3、分析多脈波整流電路抑制諧波的原理。答：多脈波不可控整流方案圖2-1不可控整流器與逆變器的直驅(qū)型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不可控整流方案的缺點(diǎn)在于交流側(cè)諧波含量大，降低了系統(tǒng)的效率，給系統(tǒng)帶來了不良影響。多脈波不可控整流技術(shù)可以顯著降低交流側(cè)的電流諧波，降低直流側(cè)的電壓脈動(dòng)，已經(jīng)在電源、變頻器等多種場(chǎng)合得到了廣泛應(yīng)用。多脈波整流的輸人為多組三相電，以12脈波整流器為例，需要兩組三相電，兩組三相電的相位之間錯(cuò)開。實(shí)際應(yīng)用中，風(fēng)力發(fā)電機(jī)常采用多相發(fā)電機(jī)。 采用M

5、atlab搭建如圖2-2所示的仿真模型中，6相發(fā)電機(jī)采用兩組三相電壓源串聯(lián)阻感支路來模擬，且兩組電壓源的同相之間相差；12脈波整流中，兩組三相不可控整流橋的輸入分別為6相發(fā)電機(jī)的兩組三相電壓，最終的整流輸出再由兩組三相不可控整流橋的輸出疊加而成，如圖2-3所示。圖2-2 6相發(fā)電機(jī)內(nèi)部等效框圖 圖2-3發(fā)電機(jī)側(cè)整流及Boost仿真框圖圖2-2中，各電壓源的幅值設(shè)為250V，頻率設(shè)置為10Hz，串聯(lián)的各電阻為，仿真結(jié)果如圖2-4和圖2-5所示。圖2-4為模擬的6相發(fā)電機(jī)的輸出的相電壓波形，其中、分別互差，為圖2-2中第一組三相電的三個(gè)輸出；、亦分別互差，為圖2-2中第二組三相電的三個(gè)輸出，且兩組

6、三相電相差30%。圖2-5為整流仿真結(jié)果，不可控整流橋1的輸出和不可控整流橋2的輸出均為6脈波，且由于兩者互差，因此波峰、波谷互相抵消，合成后的電壓變?yōu)?2脈波，且波動(dòng)幅值大大降低。由仿真結(jié)果可以看出，整流模塊工作正常良好。圖2-4 6相發(fā)電機(jī)的相電壓圖2-5 不可控整流及12脈波整流器輸出波形4、為什么對(duì)并網(wǎng)逆變器采用電流控制？答：直接電流控制配合電網(wǎng)電壓前饋的并網(wǎng)逆變器電流控制 方法，電流控制框圖如圖4-8所示。圖4-8電流控制框圖圖4-8中，有功電流和無功電流的給定值由當(dāng)前的風(fēng)速和最大功率跟蹤算 法計(jì)算得出。以有功電流的控制框圖為例，根據(jù)采集的并網(wǎng)電流進(jìn)行Park變換， 得到此時(shí)的并網(wǎng)電

7、流的g軸分量和d軸分量。有功電流實(shí)際值與有功電流給定值作差后通過PI環(huán)節(jié)，再與此時(shí)的電網(wǎng)電壓的g軸分量相加后作為g軸電壓參考 值。無功電流的控制框圖與有功電流控制框圖相似，最后1軸電壓參考值d軸電壓參考值經(jīng)Park反變換后作為PWM逆變器的參考電壓。圖4-8電流控制框圖的工作過程如下：假設(shè)實(shí)際的并網(wǎng)電流、大于給定值，則兩者比較后的偏差為正，PI輸出器的輸出將不斷增大，參考電壓的幅值也越來越大，從而導(dǎo)致并網(wǎng)電流增大。該過程將導(dǎo)致并網(wǎng)電流、逐漸接近 給定值，PI調(diào)節(jié)器的輸出將保持動(dòng)態(tài)恒定。電網(wǎng)電壓經(jīng)Park變換后的、作為前饋量，可以減弱或消除電網(wǎng)電壓波動(dòng)和電網(wǎng)電壓諧波等因素對(duì)并網(wǎng)逆變電流 的影響。

8、5、對(duì)電壓源型逆變器采用PWM控制時(shí)，逆變器的輸出電壓波形和輸出電流波形的規(guī)律由什么因素決定，二者的區(qū)別是什么？為什么會(huì)有這些區(qū)別？答：電壓源型PWM逆變方案是當(dāng)前主要應(yīng)用的逆變方案，該方案的拓?fù)淙鐖D4-2所示，采用的結(jié)構(gòu)為三相全橋，開關(guān)器件為全控型開關(guān)器件，如IGBT、MOSFET等。圖4-2 PWM逆變器拓?fù)鋱D圖4-2中，a相橋臂的上管和下管編號(hào)為1和2；b相橋臂的上管和下管編號(hào)為3和4；c相橋臂的上管和下管編號(hào)為5和6。按照一定規(guī)律控制6個(gè)開關(guān)管的狀態(tài)，即可以實(shí)現(xiàn)逆變。調(diào)制方法常用的有SPWM和SVPWM等，具體可以參考相關(guān)文獻(xiàn)。以SVM為例，當(dāng)開關(guān)頻率選擇2。 5kHz時(shí)，abc三相的

9、上管脈沖波形如圖4-3所示，三相脈沖在時(shí)間軸上順次滯后，每路脈沖在1/3個(gè)基波周期內(nèi)保持不變，符合SVM五段法的開關(guān)脈沖特點(diǎn)。圖4-4為逆變器輸出端口的ab相間電壓、bc相間電壓以及ca相間電壓?？梢钥闯觯齻€(gè)線電壓順次滯后，且呈典型的PWM波特征。經(jīng)過低通濾波后接三相星形感性負(fù)載，得電壓和電流波形如圖2-33所示。由圖可以看出，經(jīng)過濾波后，相電壓波形正弦度非常高，通過各負(fù)載的電流也具有良好的正弦性，PWM逆變效果良好。圖4-3 開關(guān)頻率為2。5kHz時(shí)，abc三相的上管脈沖波形圖4-4 逆變器輸出端口的各相間電壓圖4-5 電壓、電流波形當(dāng)PWM電壓源型逆變器應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)逆變環(huán)節(jié)時(shí)

10、，連接圖如圖4-6所示，忽略高頻分量的影響，推導(dǎo)其并網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)下的電壓電流特性， 得 （2-2）式中，為并網(wǎng)電流矢量；為逆變器輸出的電壓矢量；為電網(wǎng)電壓矢量；是每相濾波電感的值。圖4-6 逆變器連接電網(wǎng)示意圖選擇坐標(biāo)系如圖4-7所示，兩項(xiàng)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的q軸與電網(wǎng)電動(dòng)勢(shì)矢量同軸，即q軸按照矢量定向，（q軸）矢量方向的電流分量定義為有功電流，d軸落后軸（q軸），d軸方向的電流分量定義為無功電流，初始條件下，令q軸與a軸重合。圖4-7 坐標(biāo)系示意圖此時(shí)的Park變換矩陣為 （2-3）將乘以時(shí)（2-2），當(dāng)電網(wǎng)三相對(duì)稱時(shí)，得 （2-4） （2-5）整理后可得dq坐標(biāo)系下的并網(wǎng)逆變器數(shù)學(xué)模型為 （2-6

11、）結(jié)果表明只要控制d軸電流和q軸電流，便可以實(shí)現(xiàn)對(duì)并網(wǎng)功率和功率因數(shù) 的控制。有的文獻(xiàn)提出了直接電流控制配合電網(wǎng)電壓前饋的并網(wǎng)逆變器電流控制 方法，電流控制框圖如圖4-8所示。圖4-8電流控制框圖圖4-8中，有功電流和無功電流的給定值由當(dāng)前的風(fēng)速和最大功率跟蹤算 法計(jì)算得出。以有功電流的控制框圖為例，根據(jù)采集的并網(wǎng)電流進(jìn)行Park變換， 得到此時(shí)的并網(wǎng)電流的g軸分量和d軸分量。有功電流實(shí)際值與有功電流給定值作差后通過PI環(huán)節(jié)，再與此時(shí)的電網(wǎng)電壓的g軸分量相加后作為g軸電壓參考 值。無功電流的控制框圖與有功電流控制框圖相似，最后1軸電壓參考值d軸電壓參考值經(jīng)Park反變換后作為PWM逆變器的參考

12、電壓。圖4-8電流控制框圖的工作過程如下：假設(shè)實(shí)際的并網(wǎng)電流、大于給定值，則兩者比較后的偏差為正，PI輸出器的輸出將不斷增大，參考電壓的幅值也越來越大，從而導(dǎo)致并網(wǎng)電流增大。該過程將導(dǎo)致并網(wǎng)電流、逐漸接近 給定值，PI調(diào)節(jié)器的輸出將保持動(dòng)態(tài)恒定。電網(wǎng)電壓經(jīng)Park變換后的、作為前饋量，可以減弱或消除電網(wǎng)電壓波動(dòng)和電網(wǎng)電壓諧波等因素對(duì)并網(wǎng)逆變電流 的影響。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