徐壮壮 李丛森 阿不都艾尼·约麦尔
临沂大学自动化与电气工程学院 山东省临沂市 276000
摘要:现在的电力行业大部分是依靠煤电来满足用户的用电量，所以每年都需要消耗许多的煤炭，使大气污染更加严重。但是风力发电因为成本、供电范围还有效率等的优势，得到迅速发展。现在的风力发电除了大型并网风力发电系统，还有离网型风力发电系统，这种发电系统不仅可以解决偏远地区用电难的问题，而且还可以和现在的供电方式互补，提高环境效益与经济效益。目前为止，离网型风力发电系统在我国很多地区已经普及，可是还没有大面积的产业化，由于现在离网型风力发电系统的结构复杂性，加上设备的良莠不齐，以至于人们对其可靠性与经济成本等存在一定疑问，这些就成为了阻碍人们正确认识离网风力发电系统的主要影响因素。目前国内离网风力发电系统分为交流系统和直流系统。其中，最常用的形式是交流系统，主流的离网风力发电系统结构包含：交流风力机、蓄电池组、整流器、逆变器还有控制器等等。
关键词：风力发电；离网；蓄电池；
一、绪论
1.1 课题背景以及研究的意义
随着我国社会的进步和科技发展，各行各业也都在飞速发展，这些行业的发展都离不开电力、石油和煤炭等能源，而这些能源都是不可再生资源，需求量的增多必然会造成环境与资源问题，所以说新能源的开发和利用，已经成为一个迫在眉急的问题。现在，国家积极号召开发新能源，加上科技进一步发展，一场新能源革命已经慢慢地在全球范围内展开。
在可再生资源中，最常见的就是太阳能跟风能了，其中风能是人类通过某种能量转换装置把流动空气转换成电能，所以说利用风力发电是没有任何污染的。这种能量转换装置就是风车，风力越大，产生的动能越大，发电量也就越高。虽然现在我们所用的电大部分还是火力发电产生的，但是这不代表以后也是这样，据统计，风力发电的装机容量在短短的十年里已经翻了几十倍。
1.2离网风力发电系统的简介
所谓离网风力发电系统，意思就是可以独立储存电能、并且可以独立运行的小型风力发电系统，其发电产生的电能并不能进入电网，仅限于用户自己使用。而这种小型离网风力发电系统所采用的发电系统就是交流供电，并且大部分使用铅酸电池作为储能方式。
二、小型离网风力发电系统的原理
2.1 离网风力发电系统组成
离网发电系统所生产的电能只用于自己独立运作，并不能进入普通电网。风力机、发电机、电池组、监控装置、转换装置和保护装置等是它的主要组成部分。
2.2风力机
风力发电系统的风力发电机机是由风轮、发电机、变速机构、调向机构、手动和电气控制、塔架等部分组成的。
2.3发电机
有两类发电机常用于风力发电，一种是异步发电机，另一种是同步发电机。同步发电机中又有永磁同步发电机和励磁同步发电机之分；异步发电机又有绕线式和笼形异步发电机，两者的区别是转子结构不相同。
2.4、励磁调节器的工作原理
在风力发电系统中，励磁调节器是非常重要的部分，它可以自动调节发电机的励磁电流大小。毕竟风速不可控制，风速可以影响到发电机的转速，而励磁调节器有利于减小发电机端电压受到发电机转速的影响。
2.5 蓄能装置
因为离网发电系统不并入电网，所以多余电能的储存就成为了一个非常重要的部分，现在最长使用的存储装备就是电池组了，所以我们把电池组也作为本次设计的储存装置。每当用电负荷小或者风力比较大时，就会产生剩余电量，这个时候蓄电池组会把剩余电量存储下来；而到了用电负荷较大或者是风力不够时，蓄电池就会放电，从而稳定用户的用电。我们使用的是免维护蓄电池，它主要是由铅钙合金做成的，相对于常见的铅酸电池，它有自身的腐蚀很小、存储时间更长等等优点。
2.6整流器
因为风力发电系统发出的电是交流电，而蓄电池充电需要直流电，所以整流器的作用就不言而喻了，另外有部分直流负载也需要直流电。目前离网风力发电的整流当时有很多，其中二极管整流是性价比最高的，因为其成本较低、容易控制、结构也非常简单。二极管整流容易产生谐波电流，但是离网风力发电系统独立运行，所以这个缺点并不需要考虑。不仅如此，二极管整流具有单向导电性，当没风或者是风小的时候，它也能保证电能单向传输到蓄电池里，安全性大大提升。如图2-1
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图2-2
2.8控制器
控制器是由一些电子元器件组成，通过采集电池的电压来判断电池充电还是不充电，它可以起到开关的作用。风力发电机发出的交流电在经过整流之后，如果电池的电压比系统设定的电压低，控制器就会使充电电路接通，这个时候发电机就开始向蓄电池充电；而当电池的电压升到保护电压时，发电机就会停止向蓄电池继续充电，防止影响蓄电池寿命。
结语：
本文通过对当前国际形式的分析并结合当前能源、环境等方面存在的问题论述了当前能源结构存在的问题，通过对风力发电系统的了解，以及在网上查阅了部分相关资料，在全小组成员的努力下设计出了一种离网型风力发电系统。
我们通过对发电机，整流器，逆变器，控制器等方面的了解和学习，将所有的知识合为一体以当前先进的电力电子技术为依托，结合农村地区平均用电量和风力发电效率等因素，设计出了当前这样的电路。
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