新能源發(fā)電與控制技術(shù)復(fù)習(xí)題

、填空題

1.一次能源是指直接取自自然界沒有經(jīng)過加工轉(zhuǎn)換的各種能量和資源。

2.二次能源是指由一次能源經(jīng)過加工轉(zhuǎn)換以后得到的能源產(chǎn)品。

3.終端能源是指供給社會(huì)生產(chǎn)、非生產(chǎn)和生活中直接用于消費(fèi)的各種能源。

4.典型的光伏發(fā)電系統(tǒng)由光伏陣列、蓄電池組、控制器、電力電子變換器和負(fù)載等組成。

5.光伏發(fā)電系統(tǒng)按電力系統(tǒng)終端供電模式分為獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。

6.風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能，由機(jī)械、電氣和控制3大系統(tǒng)組合構(gòu)成。

7.并網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)有恒速恒頻方式和變速恒頻方式兩種運(yùn)行方式。

8.風(fēng)力機(jī)又稱為風(fēng)輪，主要有水平軸風(fēng)力機(jī)和垂直軸風(fēng)力機(jī)。

9.風(fēng)力同步發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)方法有自動(dòng)準(zhǔn)同步并網(wǎng)和自同步并網(wǎng)。

10.風(fēng)力異步發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)方法有直接并網(wǎng)、降壓并網(wǎng)和通過晶閘管軟并網(wǎng)。

11.風(fēng)力發(fā)電的經(jīng)濟(jì)型指標(biāo)主要有單位千瓦造價(jià)、單位千瓦時(shí)投資成本、財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率、

財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值、投資回收期和投資源利潤率。

12.太陽的主要組成氣體為氫80%和氮19%。

13.太陽的結(jié)構(gòu)從中心到邊緣可分為核反應(yīng)區(qū)、輻射區(qū)、對(duì)流區(qū)、和太陽大氣。

14.太陽能的轉(zhuǎn)換與應(yīng)用包括了太能能的采集、轉(zhuǎn)換、儲(chǔ)存、傳輸、與應(yīng)用。

15.光伏發(fā)電是根據(jù)光生伏特效應(yīng)原理，利月太陽電池將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能。

16.光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽電池板、控制器、和逆變器3大部分組成。

17.太陽電池主要有單晶硅太陽電池、多晶硅太陽電池、非晶硅太陽電池、硫化鎘太陽電池、

與銅錮硒太陽電池5種類型。

18.生物質(zhì)能是綠色植物通過葉綠素將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能而儲(chǔ)存在生物質(zhì)內(nèi)部的能

量。

19.天然氣是指地層內(nèi)自然存在的以碳?xì)浠衔餅橹黧w的可燃性氣體。

20.燃?xì)廨啓C(jī)裝置主要由燃?xì)廨啓C(jī)、壓氣機(jī)和燃燒室3部分組成。

自然界中的水體在流動(dòng)過程中產(chǎn)生的能量，稱為水能，它包括位能、壓能和

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動(dòng)能3種形式。

二、水能的大小取決于兩個(gè)因素：河流中水的流量和水從多高的地方留下來。

三、簡答題

1.簡述能源的分類？

固體燃料、液體燃料、氣體燃料、水能、核能、電能、太陽能、生物質(zhì)能、風(fēng)能、

海洋能、地?zé)崮堋Ｒ淮文茉础⒍文茉矗K端能源，可再生能源和非可再生能源，新

能源與常規(guī)能源，商品能源與非商品能源。

什么是一次能源？

一次能源是指直接取自自然界沒有經(jīng)過加工轉(zhuǎn)換的各種能量和資源。

什么是二次能源？

二次能源是指由一次能源經(jīng)過加工轉(zhuǎn)換以后得到的能源產(chǎn)品。

2.簡述新能源及主要特征。

新能源是指技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理，環(huán)境和社會(huì)可以接受，能確保供應(yīng)和替代常

規(guī)化石能源的可持續(xù)發(fā)展能源體系。廣義的新能源包含兩個(gè)方面：1.新能源體系包括可

再生能源和地?zé)崮埽瑲淠埽四埽?.新能源利用技術(shù)，包括高效利用能源，資源綜合利

用，替代能源，節(jié)能等。

5.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；

3.③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)。

4.簡述分布式能源及主要特征。

由下列發(fā)電系統(tǒng)組成，這些系統(tǒng)能夠在消費(fèi)地點(diǎn)或很近的地方發(fā)電，并具有：高效地

利用發(fā)電產(chǎn)生的廢能生產(chǎn)熱和電；現(xiàn)場端德可再生能源系統(tǒng)；包括利用現(xiàn)場廢氣、

廢熱及多余壓差來發(fā)電的能源循環(huán)利用系統(tǒng)。

5.特征：高效性、環(huán)保性、能源利用的多樣性、調(diào)峰作用、安全性和可靠性、減少國家輸配電

投資、解決邊遠(yuǎn)地區(qū)供電。

6.簡述風(fēng)產(chǎn)生的原理。

風(fēng)是地球上的一種自然現(xiàn)象，是太陽能的一種轉(zhuǎn)換形式，它由太陽輻射熱和地球自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)和地

表差異等原因引起的，大氣是這種能源轉(zhuǎn)換的媒介，地球表面被大氣層所包圍，當(dāng)太陽輻射能穿

越地球大氣層照射到地球表面時(shí)，太陽將地表的空氣加溫，空氣受熱膨脹后變輕上升，熱空氣上

升冷空氣橫向切入，由于地球表面各處受熱不同，使大氣產(chǎn)生溫差形成氣壓梯度，從而引起大氣

的對(duì)流運(yùn)動(dòng)，風(fēng)是大氣對(duì)流運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn)形式。

7.簡述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的分類。

8.從風(fēng)輪軸的安裝形式上：水平軸、垂直軸；按功率：微型、小型、中型、大型；按運(yùn)行方式:

獨(dú)立運(yùn)行、并網(wǎng)運(yùn)行。

9.簡述變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的控制策略。

10.低于額定風(fēng)速時(shí)，跟蹤最大風(fēng)能利用系數(shù)，以獲得最大能量；高于額定風(fēng)速時(shí),

跟蹤最大功率，并保持輸出功率穩(wěn)定。

風(fēng)力同步發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)條件有哪些？

波形相同、幅值相同、頻率相同、相序相同、相位相同。

影響風(fēng)力發(fā)甩場發(fā)耳量的因素主要有哪些？

風(fēng)能資源；風(fēng)力發(fā)電機(jī)的排列；發(fā)電機(jī)的選擇；風(fēng)力發(fā)電場的運(yùn)行管理水平。

11.簡述光伏發(fā)電系統(tǒng)的孤島效應(yīng)。

12.當(dāng)分散的電源如光伏發(fā)電系統(tǒng)從原有的電網(wǎng)中斷開后，雖然輸電線路已經(jīng)斷開,

但逆變器仍在運(yùn)行，逆變器失去了并網(wǎng)賴以參考的公共電網(wǎng)電壓，這種情況稱之

為孤島效應(yīng)

13.簡述光伏發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤控制。

14.實(shí)時(shí)檢測光伏陣列的輸出功率，采用一定的控制算法預(yù)測當(dāng)前工作狀態(tài)下光伏陣列可能的

最大功率輸出，通過改變當(dāng)前的阻抗來滿足最大功率輸出的要求，使光伏系統(tǒng)可以運(yùn)行于最

佳狀態(tài)

生物質(zhì)能通常包括哪六個(gè)方面？

1）木材及森林廢棄物；2）農(nóng)作物及其廢棄物；3）水生植物；4）油料植物；5）城市和工業(yè)有機(jī)

廢棄物；6）動(dòng)物糞便，

利用生物質(zhì)能主要有哪幾種方法？

1）直接燃燒；物化轉(zhuǎn)換；生化轉(zhuǎn)換；植物油利用等方式。

15.簡述我國發(fā)展和利用生物質(zhì)能源的意義及發(fā)展。

1）拓寬農(nóng)業(yè)服務(wù)領(lǐng)域、增加農(nóng)民收入；2）緩解我國能源短缺、保證能源安全；3）治

理有機(jī)廢棄物污染、保護(hù)生態(tài)環(huán)境；4）廣泛應(yīng)用生物技術(shù)、發(fā)展基因工程。

發(fā)展：高效直接燃燒設(shè)備和技術(shù)，薪材集約化綜合開發(fā)利用，生物質(zhì)能的利用，城市生活垃圾的

開發(fā)利用，能源植物的開發(fā)；

簡述我國生物質(zhì)能應(yīng)用技術(shù)主要哪幾個(gè)方面發(fā)展？

1）高效直接燃燒技術(shù)和設(shè)備；2）薪材集約化綜合開發(fā)利用；3）生物質(zhì)能的液化、

氣化等新技術(shù)開發(fā)利用；4）城市生活垃圾的開發(fā)利用；5）能源植物的開發(fā)。

16.簡述燃?xì)廨啓C(jī)的工作原理。

17.壓氣機(jī)將空氣壓縮后送入燃燒室，再跟燃料混合后燃燒，產(chǎn)生大量的高溫高壓氣體，高溫高

壓燃?xì)獗凰腿敕忾]的輪機(jī)裝置內(nèi)，并膨脹，推動(dòng)葉片使機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。

小型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電的主要形式有哪幾種？

1）簡單循環(huán)發(fā)電；2）前置循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)或發(fā)電；3）聯(lián)合循環(huán)發(fā)電或熱電聯(lián)產(chǎn)；4）

整體化循環(huán)；5）核燃聯(lián)合循環(huán)；6）燃機(jī)輔助循環(huán)；7）燃?xì)鉄煔饴?lián)合循環(huán)；8）燃

氣熱泵聯(lián)合循環(huán)；燃料電池一一燃?xì)廨喡?lián)合循環(huán)

18.我國水力資源有哪些特點(diǎn)？

1）水力資源總量較多，但開發(fā)利用率低；2）水力資源分布不均，與經(jīng)濟(jì)發(fā)展不匹配；3）大多數(shù)

河流年內(nèi)、年際徑流分布不均；4）水力資源主要集中于大江大河，有利于集中開發(fā)和規(guī)模外送。

典型的水電站主要日哪幾部分組成？

1）水工建筑物：包括大壩，引水建筑物和泄水建筑物；2）水輪發(fā)電機(jī)組：水掄機(jī)，發(fā)電機(jī)，主

軸及控制系統(tǒng)等；3）廠房；4）變電所；輸電線。

四、分析問答題

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I雙饋異步發(fā)電機(jī)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)

2.發(fā)電機(jī)的定子直接接在電網(wǎng)上，轉(zhuǎn)子繞組通過集電環(huán)經(jīng)AC-AC或AC-DC-

AC變頻器與電網(wǎng)相連，通過控制轉(zhuǎn)子電流的頻率、幅值、相位和相序?qū)崿F(xiàn)變速

恒頻控制。為實(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fl=pn/60+-f2,由變頻器控制⑵以維持

fl恒定。當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低于同步速時(shí)，發(fā)電機(jī)運(yùn)行在亞同步狀態(tài)，此時(shí)定子

向電網(wǎng)供電，同時(shí)電網(wǎng)通過變頻器向轉(zhuǎn)子供電，提供交流勵(lì)磁電流；當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)

子轉(zhuǎn)速高于同步速時(shí)，發(fā)電機(jī)運(yùn)行在超同步狀態(tài)，定、轉(zhuǎn)子同時(shí)向電網(wǎng)供電；當(dāng)

轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速等于同步轉(zhuǎn)速時(shí)，發(fā)電機(jī)運(yùn)行在同步狀態(tài)，f2=0,變頻器向轉(zhuǎn)子提供直

流勵(lì)磁，定子向電網(wǎng)供電，相當(dāng)于一臺(tái)同步發(fā)電機(jī)

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？

綜合利用能源。以提高能源利用效率和技術(shù)為目標(biāo)，加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長方式。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籠型異步發(fā)電機(jī)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)

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3-44）

圖3同步發(fā)電機(jī)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)

5.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)。其中Pw為風(fēng)力機(jī)的輸入功率；Pa為發(fā)電機(jī)的輸入功率；If為勵(lì)磁

電流。

6.分析無刷雙饋異步發(fā)甩機(jī)的變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的工作原理。

圖4無刷雙饋異步變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)

7.磁場調(diào)制型無刷雙饋異步發(fā)電機(jī)的定子中的功率繞組直接與電網(wǎng)相連，控制繞組通過變頻

器與電網(wǎng)相連。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

反饋值及頻率檢測信號(hào)按一定的控制規(guī)律輸出頻率和電流的控制信號(hào)。其轉(zhuǎn)子轉(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。

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。

圖5擾動(dòng)觀察法實(shí)現(xiàn)MPPT的過程

根據(jù)光伏陣列工作時(shí)不間斷地檢測電壓擾動(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,貝IIU=U—@Uo

9.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。Un,In為檢測到光伏陣列

當(dāng)前電壓、電流值,Ub,lb為上一控制周期的采樣值。程序讀進(jìn)新值后先計(jì)算其與舊值之差,

在判斷電壓差是否為零；若不為零，在判斷式是否成立，若成立則表示功率曲線率為零，達(dá)

到最大功率點(diǎn)；若電導(dǎo)變化量大于負(fù)電導(dǎo)值，則表示功率曲線斜率為正,Ur值將增加；反之

Ur將減少。再來討論電壓差值為零的情況，這時(shí)可以暫不處理Ur,進(jìn)行下一個(gè)周期的檢測,

直到檢測到電壓差值不為零。

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。

圖典型的沼氣內(nèi)燃機(jī)發(fā)電系統(tǒng)的工藝流程

答：構(gòu)成沼氣發(fā)電系統(tǒng)的主要設(shè)備有沼氣發(fā)電機(jī)組、消化池粗氣罐、供氣泵、沼氣

鍋爐、發(fā)電機(jī)和熱回收裝置。沼氣經(jīng)脫硫器由貯氣罐供給燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組，從而驅(qū)動(dòng)與沼

氣內(nèi)燃機(jī)相連接的發(fā)電機(jī)而產(chǎn)生電力。沼氣發(fā)電機(jī)組排出的冷卻水和廢氣中的熱量通過

熱回收裝置進(jìn)行回收后，作為沼氣發(fā)生器的加溫?zé)嵩础膹U水處理廠出來的污泥進(jìn)入一

次消化槽和二次消化槽，在消化槽中產(chǎn)生的沼氣首先經(jīng)脫硫器進(jìn)入球形貯氣罐，然后由

此輸送入沼氣發(fā)電裝置中。作為發(fā)電機(jī)組燃料的沼氣中甲烷的含量必須高于50%,不必

要進(jìn)行二氧化碳的脫除，因?yàn)樯倭慷趸紝?duì)發(fā)電機(jī)組有利，使其工作平穩(wěn)，減少廢氣

中有毒物的含量。從發(fā)電裝置出來的廢沼氣進(jìn)入熱交換器中，將熱量釋放出來，用來加熱

進(jìn)行厭氧發(fā)酵的污泥，從而提高沼氣的發(fā)生率。

10.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：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。

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lOOkw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)；lOOkw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)，lOOkw三相AC-DC變換器停止變換，蓄電池通過

雙向DC-AC變換器向lOOkw三相DC-AC變換器提供直流電源，由變換器把直流電逆變?yōu)?/p>

0?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

lOOkw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lOOkw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87）。

高度

12.闡述電力系統(tǒng)中無功補(bǔ)償?shù)淖饔眉俺Ｓ梅椒ā?/p>

作用：1）減少電力損失,2）改善供電品質(zhì)、提高功率因數(shù)；3）延長設(shè)備壽命。B.方法：1）

低壓個(gè)別補(bǔ)償。根據(jù)個(gè)別需要將單臺(tái)或多臺(tái)低壓無功補(bǔ)償設(shè)備分散地與用電設(shè)備并接；2）

低壓集中補(bǔ)償。將低壓無功補(bǔ)償設(shè)備通過低壓開關(guān)接在配電變壓器低壓母線側(cè)，根據(jù)低壓母

線上的無功負(fù)載直接控制無功補(bǔ)償設(shè)備的投切；3）高壓集中補(bǔ)償。指無功補(bǔ)償設(shè)備直接裝

在變電所6~10KV高壓母線上的補(bǔ)償方式。

1.繪制變槳距風(fēng)力發(fā)電成組的控制系統(tǒng)框圖，并分析變槳距調(diào)節(jié)3個(gè)控制過程的基本

原理。

發(fā)電機(jī)功率

變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳距調(diào)節(jié)的3個(gè)控制過程：起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速控制，額定轉(zhuǎn)速以下（欠功率狀態(tài)）的不控制和

額定轉(zhuǎn)速以上（額定功率狀態(tài)）的恒功率控制。

a.起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速控制

變距風(fēng)輪的槳葉在靜止時(shí)，槳距角B為90。，當(dāng)風(fēng)速達(dá)起動(dòng)風(fēng)速時(shí)，槳葉向0°方

向轉(zhuǎn)動(dòng)，直到氣流對(duì)槳葉產(chǎn)生一定的攻角，風(fēng)力機(jī)獲得最大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電

機(jī)的起動(dòng)

b.額定轉(zhuǎn)速以下（欠功率狀態(tài)）的控制

為了改善低風(fēng)速時(shí)的槳葉性能，近幾年來，在并網(wǎng)運(yùn)行的異步發(fā)電機(jī)上，利用新技

術(shù)，根據(jù)風(fēng)速的大小調(diào)整發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)差率，使其盡量運(yùn)行在最佳葉尖速比上，以優(yōu)化功

率輸出。

c.額定轉(zhuǎn)速以上（額定功率狀態(tài)）的恒功率控制

當(dāng)風(fēng)速過高時(shí).通過調(diào)整槳葉節(jié)距.改變氣流對(duì)葉片的攻角.使槳距角8向迎風(fēng)面積減小的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一

個(gè)角度，B增大，功角a減小，如圖所示。從而改變風(fēng)力發(fā)電機(jī)組獲得的空氣動(dòng)力轉(zhuǎn)矩,使功率輸出保持在

額定值附近，這時(shí)風(fēng)力機(jī)在額定點(diǎn)的附近具有較高的風(fēng)能利用因數(shù)。

2.繪制太陽能電池的工作原理示意圖，并分析其工作原理。

太陽能電池的原理是基于半導(dǎo)體效應(yīng)的光伏效應(yīng)，將太陽輻射直接轉(zhuǎn)換為電能。所謂光伏效應(yīng)是指物體在吸收光

能之后，其內(nèi)部能傳導(dǎo)電流的載流子分布狀態(tài)和濃度發(fā)生變化，由此產(chǎn)生出電流和電動(dòng)勢的效應(yīng)。而且在這種發(fā)電過

程中，光伏電池本身不發(fā)生任何化學(xué)變化,也沒有機(jī)械磨損，因而在使用中無噪聲、無氣味，對(duì)環(huán)境無污染。當(dāng)光照

射到pn結(jié)上時(shí)，產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，在半導(dǎo)體內(nèi)部P-N結(jié)附近生成的載流子沒有被復(fù)合而到達(dá)空間電荷區(qū)，受內(nèi)部電

場的吸引，電子流入n區(qū)，空穴流入p區(qū)，結(jié)果使n區(qū)儲(chǔ)存了過剩的電子,p區(qū)有過剩的空穴。它們?cè)趐-n結(jié)附近形成與

勢壘方向相反的光生電場。光生電場除了部分抵消勢壘電場的作用外，還使p區(qū)帶正電，N區(qū)帶負(fù)電，在N區(qū)和P區(qū)之

間的薄層就產(chǎn)生電動(dòng)勢，從而產(chǎn)生電能。

5.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。

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)，其中Pw為風(fēng)

力機(jī)的輸入功率；Pa為