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小型风力发电系统

图一中的小型风力发电系统通常包含有风力涡轮机、发电机、交流─直流整流器、充电控制器和可充电电池模块、逆变器、配线以及支持整个系统的塔座，其中充电控制器和电池模块通常是必须的以符合远程离线风能系统的需求。

图一：小型风力发电系统的简化方块图。

效率是关键

由于风速变化特性的因素，许多风力发电方案都采用可变速度控制技术以期由风力取得最高能量并将涡轮驱动负载（turbine drive-train loads）降到最低。在这个产业中提出并讨论了许多不同的可变速度控制方法，共同目标就是效率优化[5, 6]。

除了风速控制部分外，逆变器也在风力发电系统的功率变换过程中扮演着非常关键的角色。以风力涡轮可变速度发电设备为例，逆变器是连接供电网并提供符合电力要求电源的基本设备，逆变器可以是商用的单相或工业用三项的分立零组件或模块，并通过数字信号处理器(DSP)控制来提供高效率能源转换。高效逆变系统需要对电力设备进行精密的时序控制和安全隔离，避免有害高电压开关瞬变损害控制器和危害操作人员。

以30kW的电力转换系统为例[6]，在连接供电网的风能系统上使用了简单的交流─直流─交流变换器以及模块化控制方式。图二是这个功率转换器的类似方块图，基于发电机输出的电压和频率会随着风速变化，因此使用一个直流─直流升压斩波电路来维持稳定的直流线路电压，输入的直流电流经过调节追随经过预先设定的优化电流参考，以便在涡轮系统的最大功率输出点运行。在和供电网的连接上，PWM信号通过ACPL-332J门极驱动[7]控制IGBT，通过对逆变器直流电压的调节提供电流到电力线上。

图二：使用交流─直流─交流变换器的小型风力涡轮系统方块图。

为了要达到优化的系统效率，图二以及其他参考文献[6, 8]中所描述的变换器显示必须把重要的电流和电压信息反馈给数字信号处理器(DSP)进行计算和有效控制。这些

关键词： 风力发电 电流 电压测量