27、独立风光系统设计与多相感应发电机供电控制

独立风光系统设计与多相感应发电机供电控制

在当今能源需求不断增长且对清洁能源的追求日益迫切的背景下，可再生能源系统的设计与控制成为了研究的热点。本文将详细介绍独立风光系统的设计与控制，以及多相感应发电机同时供应交流和直流电源的建模与控制拓扑。

独立风光系统设计与控制

风力涡轮机设计

选择合适额定功率的风力涡轮机对于独立异步发电机（IAG）至关重要，它作为原动机驱动发电机运转。风力涡轮机的机械功率输出取决于多个因素，其功率输出方程为：
[P = \frac{1}{2}c_p(\eta, \beta)\pi r^2 v_w^3]
其中，(c_p) 为功率系数，(r) 是叶片半径（m），(\beta) 是空气密度（kg/m³），(v_w) 是风速。功率系数 (c_p) 会随风速、发电机角速度、攻角和桨距角的变化而变化，并且它分别取决于叶尖速比 (\eta) 和叶片桨距角 (\theta)（度）。叶尖速比 (\eta) 的计算公式为：
[\eta = \frac{\omega_R r}{v_w}]
其中，(\omega_R) 是角速度（rad/s）。

电池储能系统（BESS）控制

电池的设计目的是消耗除用户负载外的剩余功率。电池采用电容设计，其电容值可通过以下公式计算：
[C_B = \frac{kWh \times 3600 \times 10^3}{0.5(v_{oc_{max}}^2 - v_{oc_{min}}^2)}]
电池模型如图 2 所示，并联电路中存储的能量以及充电和放电期间的电压由 (R_B) 和 (C_B) 定义。(v_{oc_{max}}) 和 (v_{oc_