SVPWM风电并网逆变器电能质量分析与仿真(2)
4.2 逆变器滤波器的设计 32
4.2.1 满足四象限运行时的电感设计 33
4.2.2 电能质量的分析与研究 38
本章小结 41
5 总结与展望 42
致谢 43
参考文献 44
1 绪论
1.1 课题背景
随着世界经济和社会的不断发展，能源的消耗不断增加，煤炭、石油、天然气等传统的不可再生的能源被大量地消耗，地球能源储量逐渐枯竭。而工业废水、汽车尾气等造成的酸雨、沙尘暴、温室效应、水土流失等恶劣现象不断加剧，环境的恶化进一步导致了干旱、洪涝、飓风等严重的自然灾害，时刻威胁着人类的生命和财产安全。能源和环境问题成为了当今世界必须应对的两大重要课题。可持续发展是人类生存的必要条件。因此节约能源，提高能源利用效率，尽可能多的利用洁净能源来替代高含碳量的矿物燃料，是各国能源建设遵循的原则。太阳能，水能，风能和潮汐都是可再生的洁净绿色能源，它们对环境没有破坏。电力行业作为主要的能源消耗行业，应该大力开发利用可再生能源，实现电力的绿色化生产和变换。
风能作为一种可再生的清洁能源，受到了全世界各国的关注。其蕴含量巨大,全球的风能约为2.74 MW，其中可利用的风能为2 MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。中国风能储量很大、分布面广，仅陆地上的风能储量就有约2.53亿千瓦。据专家预测，我国大约有 2/3 的地区为多风地带，全年平均风速 3m/s 及以上的时间达 3000~5000h。
自上世纪 80 年代以来，风电技术成功实现了产业化，经过了30 余年的发展已经成为重要的电力能源之一。2004—2009年新装机容量的平均增长速度为36.1%。2009 年，全球风电的新装机容量达到38.2GW，增长高达44.4%。2010 年全球风电的新装机容量为39.4GW，增长率为3.1%，首次呈现出放缓的趋势。2011年世界风能协会的报告指出，2011年全球风电新增装机容量超过了41GW。目前，全球风电总装机容量已经超过了238GW。风力发电平稳的增长表明其完全可以作为商业化的产业进行发展。风电产业成为解决世界能源问题的重要方式之一。
1.1.2 风力发电系统概述
风力发电系统是指风力发电机组和电网相连，给电网提供有功功率，同时从电网吸收或者对电网注入无功功率的风力发电系统。系统内一般包括风力发电机组及其并网装置、线路、变压器等。其中，风力机将风能转化为机械能，发电机则将机械能转化为电能，而变流器则通过对电能的变换将发电机输出的电能并入电网。随着计算机科学、空气动力学、结构力学以及材料科学的不断发展，风力发电技术也迅速发展，单机的容量也不断增大，从最初的数十千瓦级已经发展到兆瓦级。大功率的风力发电机组对系统运行可靠性产生了很大的冲击。风能利用效率以及输出的电能质量等都需要满足更高的要求，相关联的变流机组速度控制技术和功率控制技术也在不断进步。
目前，常见的风力发电系统主要有恒速异步风力发电系统、变速双馈异步风力发电系统和永磁直驱同步风力发电系统三种，本节将介绍常见的并网型风力发电系统。
（1） 恒速异步风力发电系统
风电行业中所说的异步风力发电机组指的是恒速恒频异步发电机组。在可用风范围内，需要文持风力发电机组的转速稳定，且发电机转速稳定略高于同步转速，才能保证电能质量。这样获得的电能频率也与电网的频率一致。