太陽(yáng)能發(fā)電裝置與遙控式風(fēng)力發(fā)電裝置

1、綜合實(shí)訓(xùn)報(bào)告實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目：太陽(yáng)能發(fā)電裝置與遙控式風(fēng)力發(fā)電裝置系 部： 電氣工程系 專(zhuān) 業(yè)：電力系統(tǒng)及自動(dòng)化技術(shù) 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 同組成員： 指導(dǎo)教師： 日 期： 2015年9月-2015年11月摘要在跨入21世紀(jì)之際，人類(lèi)將面臨實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重大挑戰(zhàn)，在有限資源和環(huán)保嚴(yán)格要求的雙重制約下發(fā)展經(jīng)濟(jì)已成為全球熱點(diǎn)問(wèn)題。而能源問(wèn)題將更為突出，不僅表現(xiàn)在常規(guī)能源的匱乏不足，更重要的是化石能源的開(kāi)發(fā)利用帶來(lái)了一系列問(wèn)題，如環(huán)境污染，溫室效應(yīng)都與化石燃料的燃燒有關(guān)。目前的環(huán)境問(wèn)題，很大程度上是由于能源特別是化石能源的開(kāi)發(fā)利用造成的。因此，人類(lèi)要解決上述能源問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，只能依

2、靠科技進(jìn)步，大規(guī)模地開(kāi)發(fā)利用可再生潔凈能源。太陽(yáng)能和風(fēng)能等清潔能源以其獨(dú)具的優(yōu)勢(shì)，其開(kāi)發(fā)利用必將在21世紀(jì)得到長(zhǎng)足的發(fā)展，并終將在世界能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移中擔(dān)綱重任，成為21世紀(jì)后期的主導(dǎo)能源。 本文以家用太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)與家用風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)為研究對(duì)象，以太陽(yáng)能電池板的光電轉(zhuǎn)換原理、蓄電池充放電原理、蓄電池的充放電特性、控制器、電動(dòng)機(jī)模擬自然風(fēng)，帶動(dòng)小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，經(jīng)無(wú)線(xiàn)遙控開(kāi)關(guān)控制為主要研究方向。本設(shè)計(jì)對(duì)家用太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)，最終完成了利用太陽(yáng)能電池板將光能轉(zhuǎn)化為電能，實(shí)現(xiàn)了利用太陽(yáng)能所產(chǎn)生的電能帶動(dòng)發(fā)光二極管（藍(lán)），成功模擬設(shè)計(jì)出整個(gè)家用太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)；以及對(duì)家庭風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)，成功完

3、成了利用電動(dòng)機(jī)模擬自然風(fēng)將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，實(shí)現(xiàn)了利用風(fēng)能所產(chǎn)生的電能帶動(dòng)發(fā)光二極管（藍(lán)），成功模擬設(shè)計(jì)出整個(gè)家用風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)便于家庭、偏遠(yuǎn)地區(qū)、電力建設(shè)落后的地區(qū)使用，具有廣闊的市場(chǎng)前景。關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能發(fā)電；蓄電池；控制器；風(fēng)力發(fā)電；無(wú)線(xiàn)遙控開(kāi)關(guān)目錄摘要1.綜合實(shí)訓(xùn)目的2.綜合實(shí)訓(xùn)時(shí)間3.綜合實(shí)訓(xùn)要求4.綜合實(shí)訓(xùn)內(nèi)容4.1家用太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)4.1.1家用太陽(yáng)能發(fā)展的歷史4.1.2家用太陽(yáng)能光伏發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn)4.1.3家用太陽(yáng)能發(fā)電的應(yīng)用4.1.4家用太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的原理4.2太陽(yáng)能電池板系統(tǒng)4.2.1太陽(yáng)能電池板的發(fā)電原理4.2.2太陽(yáng)能電池板的分類(lèi)4.3蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)4.3.1蓄電池的

4、充放電原理4.3.2蓄電池的充放電特性4.4控制器4.4.1控制器的原理4.4.2控制器的作用4.5家用太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)模型的建立4.6家用風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)4.6.1風(fēng)力發(fā)電研究的背景和意義及現(xiàn)狀4.6.2風(fēng)力發(fā)電的原理和特點(diǎn)4.6.3風(fēng)力發(fā)電機(jī)組類(lèi)型、結(jié)構(gòu)組成、工作原理(1)恒速風(fēng)力發(fā)電機(jī)(2) 有限變速風(fēng)力發(fā)電機(jī) (3) 變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)4.7無(wú)線(xiàn)遙控開(kāi)關(guān)4.7.1無(wú)線(xiàn)遙控概述4.7.2工作原理5.總結(jié)6.對(duì)母校教學(xué)實(shí)習(xí)工作的建議7.參考文獻(xiàn)8.附錄9.致謝詞1. 綜合實(shí)訓(xùn)目的對(duì)于自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，是自動(dòng)化技術(shù)和設(shè)備的研究應(yīng)用的先行者，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)基本理論知識(shí)全面分析問(wèn)題和解決本專(zhuān)業(yè)實(shí)際工作問(wèn)題

5、的能力；培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)，進(jìn)一步鞏固提高專(zhuān)業(yè)技能，為就業(yè)打下堅(jiān)實(shí)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)；培養(yǎng)學(xué)生求真務(wù)實(shí)、一絲不茍、踏實(shí)進(jìn)取、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的工作態(tài)度與工作作風(fēng)；培養(yǎng)提高學(xué)生查閱收集資料、計(jì)算機(jī)應(yīng)用及寫(xiě)作的能力，為以后的自動(dòng)化道路奠定了基礎(chǔ)。這次設(shè)計(jì)使自己對(duì)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)有了進(jìn)一步的了解，通過(guò)實(shí)際操作中設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、運(yùn)行這幾個(gè)方面，我發(fā)現(xiàn)自己還有許多不懂的問(wèn)題，因此我認(rèn)為理論與實(shí)踐相結(jié)合是重要的環(huán)節(jié)，所以我們要努力提高自己的思想水平、動(dòng)手能力，要有思想、有道德、有文化、有紀(jì)律的德才兼?zhèn)涞募寄苄汀?yīng)用型人才。在畢業(yè)實(shí)習(xí)過(guò)程中通過(guò)深入基層工作單位，了解當(dāng)前我們自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，進(jìn)一步理解鞏固我們

6、的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和認(rèn)識(shí)、分析、解決問(wèn)題的能力，為今后走向社會(huì)，自主創(chuàng)業(yè)做好充分的準(zhǔn)備。2. 綜合實(shí)訓(xùn)時(shí)間2015年9月7日2015年11月6日3. 綜合實(shí)訓(xùn)要求要求學(xué)生遵守綜合實(shí)訓(xùn)的各項(xiàng)規(guī)章制度和安全操作規(guī)程，樹(shù)立“安全第一”的觀(guān)念，提高自我防護(hù)能力。要求學(xué)生應(yīng)在教師的指導(dǎo)下，積極主動(dòng)按時(shí)完成綜合實(shí)訓(xùn)規(guī)定的全部任務(wù)，不得無(wú)故拖延。要求學(xué)生嚴(yán)格遵守綜合實(shí)訓(xùn)紀(jì)律，原則上不得請(qǐng)假，因特殊原因必須請(qǐng)假者，一律由系領(lǐng)導(dǎo)批準(zhǔn)。要求學(xué)生按規(guī)定時(shí)間完成個(gè)人需要撰寫(xiě)的綜合實(shí)訓(xùn)成果內(nèi)容。抄襲他人成果內(nèi)容、不按要求或未完成全部?jī)?nèi)容、缺勤時(shí)間達(dá)三分之一及以上者，畢業(yè)實(shí)習(xí)成績(jī)定為不及格。要求學(xué)生按規(guī)定時(shí)間進(jìn)行綜合實(shí)訓(xùn)匯報(bào)、答

7、辯。答辯前一周要填寫(xiě)答辯申請(qǐng)表，指導(dǎo)教師及答辯委員會(huì)通過(guò)方可參加答辯。4.綜合實(shí)訓(xùn)內(nèi)容4.1家用太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)4.1.1家用太陽(yáng)能發(fā)展的歷史1839年，法國(guó)科學(xué)家貝克雷爾發(fā)現(xiàn)，光照能使半導(dǎo)體材料的不同部位之間產(chǎn)生電位差，這種現(xiàn)象就是光生伏特效應(yīng)，簡(jiǎn)稱(chēng)光伏效應(yīng)。1931年，科學(xué)家布魯若利用太陽(yáng)能第一次啟動(dòng)了電動(dòng)機(jī)。1954年，美國(guó)科學(xué)家首次制成了使用的單晶硅太陽(yáng)能電池，誕生了光伏發(fā)電技術(shù)。1959年，第一個(gè)多晶硅電池問(wèn)世，效率達(dá)5%。1960年，硅太陽(yáng)能電池第一次實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)運(yùn)行，可向電網(wǎng)供電，以供普通家庭使用。20世紀(jì)70年代后，太陽(yáng)能以其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)而成為人們重視的焦點(diǎn)。1978年，美國(guó)建成100

8、kWp太陽(yáng)地面光伏站。光伏站的建成，為更多普通家庭使用太陽(yáng)能這種清潔環(huán)保的能源提供了更多的可能。1983年，美國(guó)建成1MWp光伏電站，冶金硅電池的效率達(dá)到11.8%。1986年，美國(guó)建成6.5MWp光伏電站。隨著光伏電站規(guī)模的不斷擴(kuò)大，使用太陽(yáng)光所轉(zhuǎn)化而成的電能的家庭用戶(hù)也在不斷增加，家用光伏電子產(chǎn)品不斷推出，供家庭所使用的小型太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)得到良好的發(fā)展。20世紀(jì)90年代后，光伏發(fā)電快速發(fā)展，到2006年，世界上已建成了10多座兆瓦級(jí)光伏發(fā)電系統(tǒng)，6個(gè)兆瓦級(jí)的聯(lián)網(wǎng)光伏電站。一些國(guó)家也先后制定了太陽(yáng)能光伏發(fā)電計(jì)劃。美國(guó)是最早制定光伏發(fā)電的發(fā)展計(jì)劃的國(guó)家，1997年又提出了“百萬(wàn)屋頂”計(jì)劃，

9、即在2010年以前為100萬(wàn)戶(hù)，每戶(hù)安裝35kWp的光伏電池，組成家用太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，有太陽(yáng)時(shí)光伏屋頂向家庭以及電網(wǎng)供電，無(wú)太陽(yáng)時(shí)電網(wǎng)向家庭供電；日本1992年啟動(dòng)了新陽(yáng)光計(jì)劃，提出到2010年生產(chǎn)43億Wp光伏電池，在住戶(hù)的屋頂安裝光伏電池，供給住戶(hù)的家庭用電。這些國(guó)家所采取的舉措表明，家用太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)已得到大范圍的推廣，人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到光伏發(fā)電的優(yōu)勢(shì)。隨著傳統(tǒng)能源的不斷減少，常規(guī)的發(fā)電方式也面臨著眾多的問(wèn)題，家用太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)的日益成熟為解決傳統(tǒng)能源問(wèn)題提供了良好的思路，為家庭用電的清潔環(huán)保綠色提供了途徑。4.1.2家用太陽(yáng)能光伏發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn)近年來(lái)，太陽(yáng)能光伏發(fā)電的迅猛發(fā)展正是

10、由于其獨(dú)有的眾多特點(diǎn)。其優(yōu)點(diǎn)主要有以下幾個(gè)方面。第一，主要由電子元器件構(gòu)成，不涉及機(jī)械部件，也沒(méi)有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部件，運(yùn)轉(zhuǎn)沒(méi)有噪聲；第二，沒(méi)有燃燒過(guò)程，發(fā)電過(guò)程不需要燃料；第三，發(fā)電過(guò)程沒(méi)有廢氣污染，沒(méi)有廢水、廢物排放；第四，設(shè)備安裝和維護(hù)都十分簡(jiǎn)便，維修保養(yǎng)簡(jiǎn)單，維護(hù)費(fèi)用低，運(yùn)行可靠穩(wěn)定；第五，環(huán)境條件適應(yīng)性強(qiáng)，可在不同環(huán)境下工作；第六，能夠在長(zhǎng)期無(wú)人值守的條件下正常穩(wěn)定工作；第七，根據(jù)需要很容易進(jìn)行容量擴(kuò)展，擴(kuò)大發(fā)電規(guī)模。雖然太陽(yáng)能光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)眾多，但是到目前為止，仍然有許多未被解決的問(wèn)題。這些問(wèn)題主要集中在以下方面：第一，光電轉(zhuǎn)化效率很低。百分之二十四的轉(zhuǎn)換效率已是世界最高的且暫時(shí)無(wú)法超越的

11、高度；第二，光伏發(fā)電需要很大的面積。雖然光伏發(fā)電具有原材料廉價(jià)、制作工藝簡(jiǎn)單的巨大吸引力，但是電池的效率隨面積的放大而降低，這一點(diǎn)與太陽(yáng)能發(fā)電需要充足的光照和廣域的面積相矛盾；第三，所需光照要求復(fù)雜，選擇地日光輻射情況適當(dāng)。如果在陽(yáng)光不太充足的多云天氣或者是雨天和悶熱的天氣里，太陽(yáng)光伏效應(yīng)轉(zhuǎn)換的效率將會(huì)大幅度降低；第四，光伏發(fā)電成本太高。成本居高不下，遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足大規(guī)模推廣應(yīng)用的要求。4.1.3家用太陽(yáng)能發(fā)電的應(yīng)用我國(guó)擁有豐富的太陽(yáng)能資源，如果將其充分利用，不僅可能節(jié)省大量常規(guī)能源，而且有可能在某些區(qū)域完全利用太陽(yáng)能采暖。太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)可以用于任何需要電源的場(chǎng)合，上至航天器，下至家用電源，大

12、道兆瓦級(jí)電站，小到玩具。隨著光伏發(fā)電技術(shù)的日益發(fā)展成熟，光伏發(fā)電的應(yīng)用面逐步擴(kuò)大，到目前為止，太陽(yáng)能光伏發(fā)電產(chǎn)品主要用于三大方面:一是為無(wú)電場(chǎng)合提供電源；二是太陽(yáng)能日用電子產(chǎn)品，如各種太陽(yáng)能充電器、太陽(yáng)能路燈等；三是并網(wǎng)發(fā)電，這在發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)大面積推廣實(shí)施。在國(guó)外，家用太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)日趨成熟，應(yīng)用日益廣泛。德國(guó)的百萬(wàn)屋頂計(jì)劃使許多家庭利用太陽(yáng)能光伏發(fā)電解決了自家供電問(wèn)題，而且這些家庭還辦成了一所所私人的小型電站，能夠源源不斷的向公用電網(wǎng)輸送電能。家用太陽(yáng)能光伏發(fā)電在日本也得到了迅猛良好的發(fā)展，為了實(shí)現(xiàn)溫室氣體減排的目的，日本正在大力推廣太陽(yáng)能的使用，在建筑以及部分住宅小區(qū)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)

13、用，使用戶(hù)使用自己太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)的電能，并且實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)向一些公共設(shè)施提供電能。在國(guó)內(nèi)，太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)也得到了良好的發(fā)展。在河北保定，太陽(yáng)能路燈得到了很好的推廣，大街小巷道路兩邊的路燈、十字路口的紅綠燈都是由安裝在道路兩旁的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)來(lái)提供電源，部分小區(qū)的建筑外側(cè)也安裝了太陽(yáng)能電池板，為住戶(hù)提供部分家庭用電，將太陽(yáng)能這個(gè)清潔環(huán)保廉價(jià)的能源推廣到人們生活的方方面面。在一些偏遠(yuǎn)地區(qū)，電力建設(shè)落后的地區(qū)，太陽(yáng)能光伏發(fā)電也開(kāi)辟出了一個(gè)良好的前景。由于家用太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)安裝、維護(hù)十分簡(jiǎn)便，可以安裝在屋頂、建筑外側(cè)，因此不便于建設(shè)電廠(chǎng)、發(fā)電站的地區(qū)采用太陽(yáng)能發(fā)電去解決用戶(hù)的用電問(wèn)題是一

14、個(gè)行之有效的方法。 4.1.4家用太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的原理家用太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)是利用太陽(yáng)能電池組件、蓄電池、控制器、逆變器等其他輔助設(shè)備將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能的系統(tǒng)。白天，在光照條件下，太陽(yáng)電池組件產(chǎn)生一定的電動(dòng)勢(shì)，通過(guò)組件的串并聯(lián)形成太陽(yáng)能電池方陣，使得方陣電壓達(dá)到系統(tǒng)輸入電壓的要求。再通過(guò)充放電控制器對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，將由光能轉(zhuǎn)換而來(lái)的電能儲(chǔ)存起來(lái)。晚上，蓄電池組為逆變器提供輸入電，通過(guò)逆變器的作用，將直流電轉(zhuǎn)換成交流電，以供交流設(shè)備使用。蓄電池組的放電情況由控制器進(jìn)行控制，保證蓄電池的正常使用。如果是光伏電站系統(tǒng)還應(yīng)有限荷保護(hù)和防雷裝置，以保護(hù)系統(tǒng)設(shè)備的過(guò)負(fù)載運(yùn)行及免遭雷擊，維護(hù)系統(tǒng)設(shè)備的安全

15、使用。從總體來(lái)看，家用太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)包括太陽(yáng)能電池方陣、蓄電池組、充放電控制器、逆變器等設(shè)備。下圖1為太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)示意圖： 圖1 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)示意圖4.2太陽(yáng)能電池板系統(tǒng)4.2.1太陽(yáng)能電池板的發(fā)電原理太陽(yáng)能電池發(fā)電的原理是基于半導(dǎo)體的光電效應(yīng)，即一些半導(dǎo)體材料受到光照時(shí)，載流子數(shù)量會(huì)劇增，導(dǎo)電能力隨之增強(qiáng)，這就是半導(dǎo)體的光敏特性。如果將P型或者N型硅放在陽(yáng)光下照射，外部看不出變化，但內(nèi)部通過(guò)光的能量，電子從化學(xué)鍵中被釋放，由此產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，但在很短的時(shí)間內(nèi)電子又被捕獲，即電子和空穴復(fù)合。太陽(yáng)能電池的基本結(jié)構(gòu)是一個(gè)大面積平面的P-N結(jié)。當(dāng)P型和N型半導(dǎo)體結(jié)合在一起的時(shí)候，在

16、兩種半導(dǎo)體的交界面區(qū)域里會(huì)形成一個(gè)特殊的薄層，界面的P型側(cè)帶正電，N型側(cè)帶負(fù)電。如果光線(xiàn)照射在太陽(yáng)能電池上并且光在界面層被吸收，具有足夠能量的光子能夠在P型硅和N型硅中將電子從共價(jià)鍵中激發(fā)，以致產(chǎn)生電子空穴對(duì)。界面層附近的電子和空穴在復(fù)合之前，將通過(guò)空間電荷的電場(chǎng)作用被相互分離。電子向帶正電的N區(qū)，空穴向帶負(fù)電的P區(qū)運(yùn)動(dòng)。通過(guò)界面層的電荷分離，將產(chǎn)生一個(gè)向外的可測(cè)試的電壓。通過(guò)光照在界面層產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)越多，電流越大。界面層吸收的光能越多，在太陽(yáng)能電池中形成的電流也越大。4.2.2太陽(yáng)能電池板的分類(lèi)太陽(yáng)能電池板的種類(lèi)繁多，不同的太陽(yáng)能電池有著不同的特性。常用的太陽(yáng)能電池主要有以下幾種：（1

17、）單晶硅太陽(yáng)能電池。目前單晶硅太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率為15%左右，最高的達(dá)到24%，這是目前所有種類(lèi)的太陽(yáng)能電池中光電轉(zhuǎn)換效率最高的，但制作成本很大，以至于它還不能被大量廣泛和普遍地使用。由于單晶硅一般采用鋼化玻璃以及防水樹(shù)脂進(jìn)行封裝，因此其堅(jiān)固耐用，使用壽命一般可達(dá)15年，最高可達(dá)25年；（2）多晶硅太陽(yáng)能電池。多晶硅太陽(yáng)電池的制作工藝與單晶硅太陽(yáng)電池差不多，但是多晶硅太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率則要降低不少，其光電轉(zhuǎn)換效率約12%左右。從制作成本上來(lái)講，多晶硅太陽(yáng)電池比單晶硅太陽(yáng)電池要便宜一些，材料制造簡(jiǎn)便，節(jié)約電耗，總的生產(chǎn)成本較低，因此得到大量發(fā)展。此外，多晶硅太陽(yáng)能電池的使用壽命也要比

18、單晶硅太陽(yáng)能電池短。從性能價(jià)格比來(lái)講，單晶硅太陽(yáng)能電池還略好；（3）非晶硅太陽(yáng)能電池。非晶硅太陽(yáng)電池是1976年出現(xiàn)的新型薄膜式太陽(yáng)電池，它與單晶硅和多晶硅太陽(yáng)電池的制作方法完全不同，工藝過(guò)程大大簡(jiǎn)化，硅材料消耗很少，電耗很低，它的主要優(yōu)點(diǎn)是在弱光條件也能發(fā)電。但非晶硅太陽(yáng)電池存在的主要問(wèn)題是光電轉(zhuǎn)換效率偏低，目前國(guó)際先進(jìn)水平為10%左右，且不夠穩(wěn)定，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，其轉(zhuǎn)換效率衰減；（4）多元化合物太陽(yáng)電池。多元化合物太陽(yáng)電池指不是用單一元素半導(dǎo)體材料制成的太陽(yáng)電池?，F(xiàn)在各國(guó)研究的品種繁多，大多數(shù)尚未工業(yè)化生產(chǎn)，主要有以下幾種：a硫化鎘太陽(yáng)能電池；b砷化鎵太陽(yáng)能電池；c銅銦硒太陽(yáng)能電池。4.3

19、蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)4.3.1蓄電池的充放電原理構(gòu)成鉛酸蓄電池的主要部分為正極板（過(guò)氧化鉛）、負(fù)極板（海綿狀鉛）、電解液（稀硫酸）、電池外殼、隔離板以及其他輔助材料。蓄電池連接外部電路放電時(shí)，稀硫酸即會(huì)與陰、陽(yáng)極板上的活性物質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng)生成新化合物硫酸鉛。經(jīng)由放電硫酸成分從電解液中釋放，放電越久，硫酸濃度越稀薄。所消耗的成分與放電量成正比，只要測(cè)得電解液中的硫酸濃度，亦即測(cè)得比重，即可得知放電量或殘余電量。蓄電池在充電時(shí)，陰極板上在放電時(shí)所產(chǎn)生的硫酸鉛會(huì)被分解還原成硫酸鉛及過(guò)氧化鉛，因此電池內(nèi)電解液的濃度逐漸增加，并逐漸恢復(fù)到放電前的濃度，這種變化顯示出蓄電池中的活性物質(zhì)已還原到可以再度供電的狀態(tài)，當(dāng)

20、兩極的硫酸鉛被還原成原來(lái)的活性物質(zhì)時(shí)，即等于充電結(jié)束。整個(gè)充放電過(guò)程的化學(xué)反應(yīng)式為：PbO2 + 2H2SO4 + Pb 2PbSO4 + 2H2O (放電反應(yīng)) 二氧化鉛 + 硫酸 + 鉛 硫酸鉛 + 水2PbSO4 +2H2O PbO2 + 2H2SO4 + Pb (充電反應(yīng))4.3.2蓄電池的充放電特性蓄電池的充電特性包括充電電流特性、充電電壓特性、充電容量特性。（1）充電電流特性：在充電開(kāi)始階段，其電流是一個(gè)恒定值，隨著充電時(shí)間的推移逐漸下降，最終趨于0。由于在放電過(guò)程中，電池內(nèi)的電荷大量流失，因此，由放電轉(zhuǎn)變?yōu)槌潆姇r(shí)，電荷的增長(zhǎng)較快，隨著電池容量的恢復(fù)，充電電流將自動(dòng)下降。電池放電越

21、深，恒流充電的時(shí)間越長(zhǎng)，反之則較短。（2）充電電壓特性：在電池恒流充電階段，電池的電壓始終是上升的，當(dāng)恒流充電結(jié)束時(shí)，電池的電壓基本保持不變，稱(chēng)為恒壓充電。恒壓充電結(jié)束后，為保持電池的儲(chǔ)能，防止電池的自放電，會(huì)轉(zhuǎn)入浮充電。（3）充電容量特性：在恒流充電階段，電池的容量基本呈線(xiàn)性增長(zhǎng)，在恒壓充電階段，容量增長(zhǎng)的速度減慢。恒流充電是為了恢復(fù)電池的電壓，恒壓充電是為了恢復(fù)電池的儲(chǔ)能，浮充電是為了抑制電池的自放電或保持儲(chǔ)能。蓄電池的放電特性主要包括以下兩個(gè)方面：（1）無(wú)論放電電流的大小，在放電的初始階段都會(huì)使端電壓下降較多，然后略有回升的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象是因?yàn)殡姵貜某潆姞顟B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉烹姞顟B(tài)的瞬間，電池極板

22、附近的電荷快速釋放出來(lái)，而離極板較遠(yuǎn)的電荷需要逐漸運(yùn)送到極板附近，然后才能釋放出來(lái)；（2）無(wú)論放電電流的大小，電池端電壓最終將出現(xiàn)急劇下降的拐點(diǎn)，以這些曲線(xiàn)的拐點(diǎn)連接起來(lái)得到的曲線(xiàn)就是安全工作時(shí)的終止電壓曲線(xiàn)。它表示放電電壓低于此曲線(xiàn)后將造成電池的永久性失效，即電池不能再恢復(fù)儲(chǔ)電的能力。圖2充電特性曲線(xiàn) 圖3放電特性曲線(xiàn)4.4控制器4.4.1控制器的原理控制器分為方陣投撤型（串聯(lián)、并聯(lián)）和DC-DC變換型（有MPPT和無(wú)MPPT）。投撤型的原理是：控制器檢測(cè)蓄電池的電壓，當(dāng)達(dá)到設(shè)定值時(shí)撤出方陣。并聯(lián)型的是將撤出的方陣并聯(lián)到控制器內(nèi)的假負(fù)載上；串聯(lián)型的是直接將方陣開(kāi)路。DC-DC變換型：將一些參

23、數(shù)固化到控制器內(nèi)部，將方陣輸出的電壓經(jīng)過(guò)變換器固定為設(shè)定值給蓄電池充電。太陽(yáng)能電池組件經(jīng)過(guò)光線(xiàn)照射后發(fā)生光電效應(yīng)產(chǎn)生電流。如果將所產(chǎn)生的電流直接充入蓄電池內(nèi)或直接給負(fù)載供電，則容易造成蓄電池和負(fù)載的損壞，嚴(yán)重影響光伏發(fā)電系統(tǒng)的壽命。對(duì)蓄電池充電時(shí)，需把電流先送入光伏控制器，采用一系列專(zhuān)用芯片電路對(duì)其進(jìn)行數(shù)字化調(diào)節(jié)，并加入多級(jí)充放電保護(hù)，同時(shí)采用獨(dú)有的控制技術(shù)“自適應(yīng)三階段充電模式”，確保電池和負(fù)載的運(yùn)行安全和使用壽命。對(duì)負(fù)載供電時(shí)，也是讓蓄電池的電流先流入太陽(yáng)能控制器，經(jīng)過(guò)它的調(diào)節(jié)后，再把電流送入負(fù)載。這樣做的目的有三個(gè)，一是為了穩(wěn)定放電電流；二是為了保證蓄電池不被過(guò)放電；三是可對(duì)負(fù)載和蓄電池

24、進(jìn)行一系列的檢測(cè)保護(hù)。下圖4是控制器的原理圖： 圖4 控制器原理4.4.2控制器的作用家用太陽(yáng)能控制器是用于家用太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中，控制多路太陽(yáng)能電池方陣對(duì)蓄電池充電以及蓄電池給太陽(yáng)能逆變器負(fù)載供電的自動(dòng)控制設(shè)備。在太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，蓄電池、逆變器、直流負(fù)載是直接連接到控制器上的，白天控制器控制著蓄電池的充電，到夜晚或者需要用電時(shí)控制器控制著蓄電池的放電。當(dāng)蓄電池中的電能足夠帶動(dòng)負(fù)載的運(yùn)行時(shí)，控制器控制著蓄電池向直流負(fù)載直接供電或者通過(guò)逆變器向交流設(shè)備提供電能，當(dāng)蓄電池中的電能不足以帶動(dòng)負(fù)載時(shí)，控制器會(huì)自動(dòng)將提供電能的任務(wù)轉(zhuǎn)到市電電網(wǎng)上，再對(duì)直流負(fù)載或者交流負(fù)載進(jìn)行供電。若某家用太陽(yáng)能光伏發(fā)

25、電系統(tǒng)是離網(wǎng)的，即家庭用電都是太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)提供，則當(dāng)發(fā)電量大于用電量時(shí)，控制器將多余的電能儲(chǔ)存在蓄電池中，當(dāng)發(fā)電量小于用電量時(shí)，控制器能將蓄電池中多余的電能釋放供給負(fù)載。在太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，控制器的重要作用還體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）自適應(yīng)式三階段充電模式。蓄電池性能的劣態(tài)化，除了正常的壽命老化所致外，主要是兩種原因，一是充電電壓過(guò)高而造成的內(nèi)部析氣和失水，二是充電電壓過(guò)低或充電不足而造成極板硫酸鹽化。所以蓄電池的充電，必須進(jìn)行超限保護(hù)，智能化的分三個(gè)階段即恒流限壓、恒壓減流和涓流來(lái)進(jìn)行，避免蓄電池出現(xiàn)供電故障，達(dá)到安全、有效、滿(mǎn)容量的充電效果；（2）充電保護(hù)。電池電壓超過(guò)了終值充電

26、電壓時(shí)，電池就會(huì)產(chǎn)生氫氣和氧氣并打開(kāi)閥門(mén)放氣。大量的析氣必將導(dǎo)致電解液的失水損失。而且電池即使達(dá)到終值充電電壓，電池也不可能完全充滿(mǎn)，因此充電電流不應(yīng)被切斷。此時(shí)，控制器由內(nèi)置的傳感器根據(jù)環(huán)境溫度作自動(dòng)調(diào)節(jié)，以控制不超過(guò)終值充電電壓為條件，逐步減小充入電流至涓流狀態(tài)，有效的控制蓄電池內(nèi)部的氧循環(huán)復(fù)合和陰極析氫過(guò)程，最大程度的防止了蓄電池的容量衰減性老化；（3）放電保護(hù)。電池如果沒(méi)有放電保護(hù)，同樣也會(huì)被損壞。當(dāng)電壓到達(dá)設(shè)定的最低放電電壓時(shí)，控制器會(huì)自動(dòng)切斷負(fù)載來(lái)保護(hù)電池不被過(guò)放電。當(dāng)太陽(yáng)能電池板對(duì)蓄電池的充電達(dá)到控制器設(shè)定的再次啟動(dòng)電壓時(shí)，負(fù)載才會(huì)被再次接通；（4）析氣調(diào)節(jié)。蓄電池如果長(zhǎng)時(shí)間未能

27、出現(xiàn)析氣反應(yīng)時(shí)，電池內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)酸液分層，也將造成蓄電池容量衰減。所以，我們可以通過(guò)數(shù)字電路定期屏蔽掉充電保護(hù)功能，讓蓄電池定期的出現(xiàn)充電電壓超限析氣現(xiàn)象，防止蓄電池出現(xiàn)酸液分層，減少蓄電池的容量衰減和記憶效應(yīng)，延長(zhǎng)蓄電池的壽命；（5）超壓保護(hù)。防止因意外情況產(chǎn)生的高壓損壞控制器和蓄電池；（6）過(guò)流保護(hù)。在蓄電池的回路間可并聯(lián)上保險(xiǎn)絲，有效對(duì)蓄電池進(jìn)行過(guò)流保護(hù)。4.5家用太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)模型的建立4.5.1制作所需器材太陽(yáng)能面板控制器蓄電池小型直流穩(wěn)壓器 開(kāi)關(guān) 發(fā)光二極管（藍(lán)）導(dǎo)線(xiàn) 螺絲釘 螺絲刀 直尺4.5.2主體組裝4.6家用風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)4.6.1風(fēng)力發(fā)電研究的背景和意義及現(xiàn)狀風(fēng)力發(fā)電是電力可

28、持續(xù)發(fā)展的最佳戰(zhàn)略選擇。清潔、高效成為能源生產(chǎn)和消費(fèi)的主流，世界各國(guó)都在加快能源發(fā)展多樣化的步伐。從20世紀(jì)90年代開(kāi)始，世界能源電力市場(chǎng)發(fā)展最為迅速的已經(jīng)不再是石油、煤和天然氣，而是太陽(yáng)能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等可再生能源。世界各地都在通過(guò)立法或不同的優(yōu)惠政策積極激勵(lì)、扶持發(fā)展風(fēng)電技術(shù)，而中國(guó)是風(fēng)能資源較豐富的國(guó)家，更需要開(kāi)發(fā)利用風(fēng)電技術(shù)。風(fēng)力發(fā)電是解決邊遠(yuǎn)農(nóng)村供電的重要途徑。 目前我國(guó)正在進(jìn)行西部大開(kāi)發(fā)。由于西部地區(qū)地廣人稀，土地貧瘠，工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，人均用電量小，靠大電網(wǎng)去解決那里的用電問(wèn)題是不夠的，必須同時(shí)開(kāi)發(fā)像風(fēng)力發(fā)電這樣的分散供電系統(tǒng)，才能較好地滿(mǎn)足當(dāng)?shù)厝嗣裆a(chǎn)生活對(duì)電力的需求。風(fēng)

29、電的優(yōu)點(diǎn)包括： (1)利用自然界的可再生能源，干凈無(wú)污染，無(wú)須燃料； (2)運(yùn)行成本低，風(fēng)電機(jī)組的設(shè)計(jì)壽命約為2025年，運(yùn)行和維護(hù)的費(fèi)用通常相當(dāng)于機(jī)組總成本的3%5%； (3)建設(shè)周期短，若不計(jì)測(cè)風(fēng)，快者一年左右可建成。 進(jìn)入21世紀(jì)，全球可再生能源也在不斷發(fā)展，而在可再生能源中風(fēng)能始終保持最快的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，并成為繼石油燃料、化工燃料之后的核心能源，目前世界風(fēng)能發(fā)電廠(chǎng)以每年32%的增長(zhǎng)速度在發(fā)展，2008年初，全球風(fēng)力發(fā)電機(jī)容量達(dá)5000萬(wàn)MW。 由此可見(jiàn)，風(fēng)電正在以超出預(yù)期的發(fā)展速度不斷增長(zhǎng)。如今在全球的風(fēng)能發(fā)展中，歐洲風(fēng)能發(fā)電的發(fā)展速度很快

30、，預(yù)計(jì)15年之后歐洲人口的一半將會(huì)使用風(fēng)電。歐洲是目前全世界風(fēng)力發(fā)電發(fā)展速度最快，同時(shí)也是風(fēng)電裝機(jī)最多的地區(qū)。在歐洲，德國(guó)的風(fēng)電發(fā)展處于領(lǐng)先地位。4.6.2風(fēng)力發(fā)電的原理和特點(diǎn)風(fēng)力發(fā)電是利用風(fēng)能來(lái)發(fā)電，而風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的機(jī)械。風(fēng)輪是風(fēng)電機(jī)組最主要的部件，由槳葉和輪轂組成。槳葉具有良好的動(dòng)力外形，在氣流的作用下能產(chǎn)生空氣動(dòng)力是風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)，將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再通過(guò)齒輪箱增速驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化電能。然后在依據(jù)具體要求需要，通過(guò)適當(dāng)?shù)淖儞Q將其存儲(chǔ)為化學(xué)能或者并網(wǎng)或者直接為負(fù)載供電。風(fēng)力發(fā)電有如下特點(diǎn)（1）可再生，且清潔無(wú)污染。（2）風(fēng)速隨時(shí)變化，風(fēng)電機(jī)組承受著十分惡劣的交變載荷。

31、（3）風(fēng)電的不穩(wěn)定性會(huì)給電網(wǎng)或負(fù)載帶來(lái)一定的沖擊影響。風(fēng)力發(fā)電的運(yùn)行方式主要有兩種：一類(lèi)是獨(dú)立運(yùn)行的供電系統(tǒng)，即在電網(wǎng)未通達(dá)的地區(qū)，用小型發(fā)電機(jī)組為蓄電池充電，再通過(guò)逆變器轉(zhuǎn)換為交流電向終端電器供電；另一類(lèi)是作為常規(guī)電網(wǎng)的電源，與電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行。4.6.3風(fēng)力發(fā)電機(jī)組類(lèi)型、結(jié)構(gòu)組成、工作原理 根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特征，風(fēng)力發(fā)電機(jī)可分為恒速風(fēng)力發(fā)電機(jī)、有限變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)和變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)。（1） 恒速風(fēng)力發(fā)電機(jī) 恒速風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)如圖5所示，采用了籠型異步發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)通過(guò)變壓器直接接入電網(wǎng)。因?yàn)榛\型異步發(fā)電機(jī)只能工作在額定轉(zhuǎn)速之上很窄的范圍內(nèi)，所以通常稱(chēng)之為恒速風(fēng)力發(fā)電機(jī)。并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，異步發(fā)電機(jī)需

32、要從電網(wǎng)吸收滯后的無(wú)功功率以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，這惡化了電網(wǎng)的功率因數(shù)，易使電網(wǎng)無(wú)功容量不足，影響電壓的穩(wěn)定性。為此，一般在發(fā)電機(jī)組和電網(wǎng)之間配備適當(dāng)容量的并聯(lián)補(bǔ)償電容器組以補(bǔ)償無(wú)功。由于籠型異步發(fā)電機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低且可靠性高，比較適合風(fēng)力發(fā)電這種特殊場(chǎng)合，在風(fēng)力發(fā)電發(fā)展的初期，籠型異步發(fā)電機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用，有效地促進(jìn)了風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的興起。 圖 5籠型恒速發(fā)電機(jī)系統(tǒng)隨著風(fēng)力發(fā)電應(yīng)用的深入，恒速籠型異步發(fā)電機(jī)具有的一些固有缺點(diǎn)逐步顯現(xiàn)出來(lái)，主要是籠型異步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速只能在額定轉(zhuǎn)速之上l一5內(nèi)運(yùn)行，輸人的風(fēng)功率不能過(guò)大或過(guò)小，若發(fā)電機(jī)超過(guò)轉(zhuǎn)速上限，將進(jìn)入不穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)。因此，在多數(shù)場(chǎng)合需將2臺(tái)分別為高速

33、和低速的籠型異步發(fā)電機(jī)組合用，以充分利用中低風(fēng)速的風(fēng)能資源。另外，風(fēng)速的波動(dòng)使風(fēng)力機(jī)的氣動(dòng)轉(zhuǎn)矩隨之波動(dòng)，因?yàn)榘l(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速不變，風(fēng)力機(jī)和發(fā)電機(jī)之間的軸承、齒輪箱將會(huì)承受巨大的機(jī)械摩擦和疲勞應(yīng)力。而且，由于風(fēng)力機(jī)的速度不能調(diào)節(jié)，不能從空氣中捕獲最大風(fēng)能，效率較低。齒輪箱的存在增加了風(fēng)力機(jī)的重量和系統(tǒng)的維護(hù)性，影響了系統(tǒng)效率，增加了噪聲。（2） 有限變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)有限變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)如圖6所示，發(fā)電機(jī)采用繞線(xiàn)式異步發(fā)電機(jī)。繞線(xiàn)式異步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子外接可變電阻，其工作原理是通過(guò)電力電子裝置調(diào)整轉(zhuǎn)子回路的電阻，從而調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)差率，使發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)差率可增大至10，實(shí)現(xiàn)有限變速運(yùn)行，提高輸出功率。同時(shí)，采用變

34、槳距調(diào)節(jié)及轉(zhuǎn)子電流控制，以提高動(dòng)態(tài)性能，維持輸出功率穩(wěn)定，減小陣風(fēng)對(duì)電網(wǎng)的擾動(dòng)。然而，由于外接電阻消耗了大量能量，電機(jī)效率降低了。有些文獻(xiàn)也把這種發(fā)電系統(tǒng)稱(chēng)為高轉(zhuǎn)差率異步發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。圖 6 繞線(xiàn)式有限變速發(fā)電機(jī)系統(tǒng)（3） 變速風(fēng)力發(fā)電機(jī) 有刷雙饋異步發(fā)電機(jī)由雙饋異步發(fā)電機(jī)(Doubly fed induction gener-ator，DFIG)構(gòu)成的變速恒頻控制方案是在轉(zhuǎn)子電路實(shí)現(xiàn)的，如圖7所示。流過(guò)轉(zhuǎn)子回路的功率是雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速運(yùn)行范圍所決定的轉(zhuǎn)差功率，該轉(zhuǎn)差功率僅為定子額定功率的一小部分。一般來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)差率為同步速附近30左右，因此，與轉(zhuǎn)子繞組相連的勵(lì)磁變換器的容量也僅為發(fā)電機(jī)容量的30

35、左右，這大大降低了變換器的體積和重量。采用雙饋發(fā)電方式，突破了機(jī)電系統(tǒng)必須嚴(yán)格同步運(yùn)行的傳統(tǒng)觀(guān)念，使原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不受發(fā)電機(jī)輸出頻率限制，而發(fā)電機(jī)輸出電壓和電流的頻率、幅值和相位也不受轉(zhuǎn)子速度和瞬時(shí)位置的影響，變機(jī)電系統(tǒng)之問(wèn)的剛性連接為柔性連接。圖7饋式變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)相對(duì)于繞線(xiàn)式發(fā)電機(jī)，雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子能量沒(méi)有被消耗掉，而是可以通過(guò)變換器在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與電網(wǎng)之間雙向流通。變換器可以提供無(wú)功補(bǔ)償，平滑并網(wǎng)電流正是DFIG具有上述優(yōu)點(diǎn)，目前大多數(shù)大可變速風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)都采用這種方式，例如Vestas，Gamesa，GE，Nordex等公司都有此類(lèi)產(chǎn)品。但其控制系統(tǒng)也相對(duì)復(fù)雜，尤其是雙向變換器的DF

36、IG勵(lì)磁控制技術(shù)和雙向并網(wǎng)發(fā)電控制技術(shù)，對(duì)于DFIG系統(tǒng)而言，是至關(guān)重要的難點(diǎn)之一。雙饋發(fā)電機(jī)系統(tǒng)具有的缺點(diǎn)：存在多級(jí)齒輪箱及滑環(huán)、電刷，不可避免地帶來(lái)摩擦損耗，增大了維護(hù)量及噪聲等；在電網(wǎng)故障瞬間，驟然變大的定子和轉(zhuǎn)子電流要求變換器增加保護(hù)措施，增大了軟硬件投入，而且大的故障電流增加了風(fēng)力機(jī)的扭轉(zhuǎn)負(fù)荷。 電勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)電勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)(Electrically excited synchroBOLLS generator，EESG)變速恒頻直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)如圖8所示，電壓源型逆變器的直流側(cè)提供電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的勵(lì)磁電流，發(fā)電機(jī)發(fā)出的是電壓和頻率都在變化的交流電，經(jīng)整流逆變后變成恒壓恒頻的電能輸

37、入電網(wǎng)。通過(guò)調(diào)節(jié)逆變裝置的控制信號(hào)可以改變系統(tǒng)輸出的有功功率和無(wú)功功率，實(shí)時(shí)滿(mǎn)足電網(wǎng)的功率需要。在變速恒頻直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，整流逆變裝置的容量需要與發(fā)電機(jī)容量相等。圖8 電勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)采取直驅(qū)方式，發(fā)電機(jī)運(yùn)行在低速狀態(tài)，其電磁轉(zhuǎn)矩相對(duì)較大，同時(shí)發(fā)電機(jī)極對(duì)數(shù)較多，意味著發(fā)電機(jī)的體積也較大。但由于省去了齒輪箱，系統(tǒng)的效率和可靠性都得到了提高。變換器為全功率變換器，在整個(gè)調(diào)速范圍能使并網(wǎng)電流平滑，具有噪聲低、電網(wǎng)電壓閃變小及功率因數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)。該系統(tǒng)主要缺點(diǎn)是系統(tǒng)成本較高，功率變換器損耗較大。 永磁同步發(fā)電機(jī)永磁同步發(fā)電機(jī)(Permanent magnet synchronous

38、generator，PMSG)變速恒頻直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖9所示，它采用的電機(jī)是永磁發(fā)電機(jī)，無(wú)需外加勵(lì)磁裝置，減少了勵(lì)磁損耗；同時(shí)它無(wú)需電刷與滑環(huán)，因此具有效率高、壽命長(zhǎng)、免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。在定子側(cè)采用全功率變換器，實(shí)現(xiàn)變速恒頻控制。系統(tǒng)省去了齒輪箱，這樣可大大減小系統(tǒng)運(yùn)行噪聲，提高效率和可靠性，降低維護(hù)成本。所以，盡管直接驅(qū)動(dòng)會(huì)使永磁發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速很低，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)體積很大，成本較高，但其運(yùn)行維護(hù)成本卻得到了降低。采用直接驅(qū)動(dòng)永磁發(fā)電機(jī)具有傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單、效率高以及控制魯棒性好等優(yōu)點(diǎn)，因此具有越來(lái)越大的吸引力。目前已有多家公司可以提供商業(yè)化的多極永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，如Enercon，WinWind

39、等公司。該系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)是永磁材料價(jià)格較高，且在高溫下易被去磁，功率變換器容量與發(fā)電機(jī)容量相同，變換器成本較高。圖9 磁同步發(fā)電機(jī)直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)隨著風(fēng)機(jī)單機(jī)容量的增大，齒輪箱的高速傳動(dòng)部件故障問(wèn)題日益突出，于是沒(méi)有齒輪箱而將主軸與低速多極同步發(fā)電機(jī)直接相接的直驅(qū)式布局應(yīng)運(yùn)而生。但是，低速多極發(fā)電機(jī)重量和體積均大幅增加。為此，采用折中理念的半直驅(qū)布局在大型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中得到了應(yīng)用，如圖10所示。圖10 級(jí)齒輪箱驅(qū)動(dòng)永磁同步發(fā)電系統(tǒng)與直驅(qū)永磁同步發(fā)電系統(tǒng)不同是，半直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在風(fēng)力機(jī)和PMSG之間增加了單級(jí)齒輪箱，綜合了DFIG和直驅(qū)PMSG系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。與DGIG系統(tǒng)相比，減小了機(jī)械

40、損耗；與直驅(qū)PMSG系統(tǒng)相比，提高了發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，減小了電機(jī)體積。采用全功率變換器，平滑了并網(wǎng)電流，電網(wǎng)故障穿越能力得到提高。4.7無(wú)線(xiàn)遙控開(kāi)關(guān)4.7.1無(wú)線(xiàn)遙控概述無(wú)線(xiàn)遙控器顧名思義，就是一種用來(lái)遠(yuǎn)程控制機(jī)器的裝置?，F(xiàn)代的遙控器，主要是由集成電路電板和用來(lái)產(chǎn)生不同訊息的按鈕所組成。時(shí)至今日，無(wú)線(xiàn)遙控器已經(jīng)在生活中得到了越來(lái)越多的應(yīng)用，給人們帶來(lái)了極大的便利。隨著科技的進(jìn)步無(wú)線(xiàn)遙控器也擴(kuò)展到了許多種類(lèi)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)常見(jiàn)的有兩種，一種是紅外遙控模式，另一種是防盜報(bào)警設(shè)備、門(mén)窗遙控、汽車(chē)遙控等等常用的無(wú)線(xiàn)電遙控模式。兩者各有不同的優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用的領(lǐng)域也有所區(qū)別，本課題要研究的是無(wú)線(xiàn)電遙控模式。4.7.2工作

41、原理無(wú)線(xiàn)電遙控是利用無(wú)線(xiàn)電信號(hào)對(duì)遠(yuǎn)方的各種機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制的遙控設(shè)備。無(wú)線(xiàn)電遙控系統(tǒng)一般分為發(fā)射和接收兩部分。發(fā)射機(jī)主要包括編碼電路和發(fā)射電路。編碼電路由操作開(kāi)關(guān)控制，通過(guò)操作開(kāi)關(guān)使編碼電路產(chǎn)生所需要的控制指令。編碼電路產(chǎn)生的指令信號(hào)都是頻率較低的電信號(hào)，無(wú)法直接傳送到遙控目標(biāo)上，還要將指令信號(hào)送到發(fā)射電路使它載在高頻載波上，才能由發(fā)射天線(xiàn)發(fā)射出去。接收機(jī)由接收電路及譯碼電路組成。由接收天線(xiàn)送來(lái)的信號(hào)經(jīng)接收機(jī)高頻部分的選擇和放大后，送到解調(diào)器。解調(diào)器的作用是從載波上“卸”下指令信號(hào)，由于卸下來(lái)的指令是混雜的，所以再送到譯碼電路譯碼。5.總結(jié)畢業(yè)設(shè)計(jì)我認(rèn)為最重要的就是做好設(shè)計(jì)的預(yù)習(xí)，認(rèn)真的研究畢業(yè)設(shè)計(jì)題目，聽(tīng)老師的講解，在做設(shè)計(jì)的過(guò)程中要做到不懂就問(wèn)，不會(huì)就學(xué)，要重視程序的模塊化，程序的調(diào)試、修改，掌握其中的方法。要熟悉課本理論與實(shí)踐相結(jié)合，在學(xué)習(xí)態(tài)度上要保證積極向上，要學(xué)會(huì)認(rèn)識(shí)、分析、解決問(wèn)題，要有足夠的信心和勇氣