20xx年专业课作业一

1 可再生能源或清洁能源都包括哪些能源？

清洁能源是不排放污染物的能源，包括核电站和“可再生能源”。

清洁能源包括：太阳能、风能、地热能、海洋能、氢能、水电、核能、新能源汽车、生物质能、天然气水合物等。

2 太阳能的转换利用方式有哪三种方式？

太阳热利用，太阳能光伏发电，太阳能光化学。

3 太阳能电池将太阳能转换为电能的基本原理是什么？

太阳能电池是一对光有响应并能将光能转换成电力的器件。当光线照射太阳能电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在P－N结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的实质是：光子能量转换成电能的过程。

4 太阳能电池的电压是恒定的还是变化的？为什么？

是变化的。太阳能电池是根据太阳能光的光强变化而变化的,光越强,太阳能电池吸的光就越多,产生的电量就越大,就像发动机一样,油门加大了,那车速就越快. 一般情况下说的功率能数是在光强1000W/平方;AM1.5;温度25度下的参数,毕竟没有特定的测试条件的话,那就无依据了.太阳光越强,产生的电压与电流就会越大,温度也是有影响的,25度为标准,每升度一度,那产生的电压就会降低0.2V左右。

5 什么是最大功率点跟踪技术？为什么要采用最大功率点跟踪技术？ 太阳能电池组件的性能可以用 U-I曲线来表示。电池组件的瞬时输出功率（U*I）就在这条U-I曲线上移动。电池组件的输出要受到外电路的影响。 最大功率跟踪技术就是利用电力电子器件配合适当的软件，使电池组件始终输出最大功率。如果没有最大功率跟踪技术，电池组件的输出功率就不能够在任何情况下都达到最佳（大）值，这样就降低了太阳能电池组件的利用率。

20xx年专业课作业二

6 为什么要组成太阳能电池阵列？

每块太阳能光伏组件一般为在175Wp~250Wp之间，而逆变器的输入电压一般在500V~900V之间，需要将很多光伏组件串联起来，通过直流汇流箱接入直流柜到逆变器。这样才能达到逆变器要求的电压，并且便于监控与管理。当然如果做成 小的户用系统，也可以不组成太阳能电池组件阵列的。

7 为什么要对太阳能电池阵列输出的电压进行调压（升压或降压）？ 根据负载的不同，需要相应的输出电压。比如对12V、24V、48V的负载充电

8 你所掌握的直流调压器有哪几种？

有直流稳压器HB17000系列的，电压电流可调。

直流调压器包括可调三端稳压器、开关电源、可调电阻均可以调节直流电压。 一般常见的，从工作方式分，有线性和开关式两种。线性直流电源又分串联和并联两种，14寸黑白电视里的，就是线性串联稳压电源，彩色电视机则都采用效率更高的开关式直流稳压电源。

现在DVD游戏机电脑等家电多采用开关电源，而更注重品质的场合还是采用线性电源，比如高级的音响系统，不少使用效率低下但速度、稳定性、可靠性很好的并联式线性电源。

9逆变器的功能是什么？什么是有源逆变器？什么是无源逆变器？

逆变器是一种电源转换设备。其作用有两个：一个是将直流变交流，即将蓄电池的直流变成交流市电。另一个作用是升压，将DC12V或者DC24V经振荡器变为交流再经过升压变压器升为AC220V的交流电。

在逆变电路中，把直流电能经过直交变换，向交流电源反馈能量的变换电路称之为有源逆变电路，相应的装置称为有源逆变器。

使电流电路中的电流，在交流侧不与电网连接而直接接入负载(即把直流电逆变为某一频率或可调频率的交流电供给负载)的逆变器。

10有源逆变器和无源逆变器分别对应着哪一类光伏发电系统？

变流器工作在逆变状态时，若把直流电转变为50HZ的交流电送到电网，称之为有源逆变；若把直流电转变为某一频率或频率可调的交流电供给负载使用，则称之为无源逆变或变频。

有源逆变就可理解为并网的逆变光伏发电系统，离网的则成为无源逆变器。

20xx年公需课程作业

1. 请简述TRIZ的核心思想和解题模式。

TRIZ理论的核心思想主要体现在三个方面。首先，无论是一个简单产品还是复杂的技术系统，其核心技术的发展都是遵循着客观的规律发展演变的，即具有客观的进化规律和模式；其次，各种技术难题和矛盾的不断解决是推动这种进化过程的动力；第三，技术系统发展的理想状态是用最少的资源实现最大效益的功能。

简单地说，ARIZ第一就是将系统中存在的问题最小化，原则是在系统能够实现其必要功能的前提下，尽可能不改变或少改变系统；第二是定义系统的技术矛盾，并为矛盾建立“问题模型”；然后分析该问题模型，定义问题所包含的时间和空间，利用物－场分析法分析系统中所包含的资源；接下来，定义系统的最终理想解。

解题模式应用ARIZ包括以下几个步骤。步骤1：识别并对问题公式化。步骤2：构造存在问题部分的物-场模式。 步骤3：定义理想状态。步骤4：列出

技术系统的可用资源。步骤5：向效果数据库寻想要类似的解决办法。步骤6：根据创新原则或分隔原则解决技术或物理矛盾。步骤7：从物-场模式出发，应用知识数据库(76个标准和效果库)工具产生多个解决办法。

2. 综合应用题——自行列举生活或工作中的例子，说明存在的问题，并综合应用TRIZ理论给出解决办法。

现实生活中虽然有毯子，但毯子都不会飞的，原因是由于地球引力，毯子具有重量，而毯子比空气重。那么在什么条件下毯子可以飞翔? 我们可以施加向上的力，或者让毯子的重量小于空气的重量，或者希望来自地球的重力不存在。如果我们分析一下毯子及其周围的环境，会发现这样一些可以利用的资源，如空气中的中微子流、空气流、地球磁场、地球重力场、阳光等，而毯子本身也包括其纤维材料，形状、质量等。那么利用这些资源可以找到一些让毯子飞起来的办法，比如毯子的纤维与中微子相互作用可使毯子飞翔，在毯子上安装提供反向作用力的发动机，毯子在没有来自地球重力的宇宙空间，毯子由于下面的压力增加而悬在空中（气垫毯），利用磁悬浮原理，或者毯子比空气轻。这些办法有的比较现实，但有的仍然看似不可能，比如毯子即使很轻，但也比空气重，对这一点我们还可以继续分析。比如毯子之所以重是因为其材料比空气重，解决的办法就是采用比空气轻的材料制作毯子，或者毯子像空中的尘埃微粒一样大小，等等。 通过上面一个简单分析过程，我们会发现，神话传说中会飞的毯子逐渐走向现实，从中或许我们可以得到很多有趣甚至十分有用的创意。即它首先从幻想式构想中分离出现实部分，对于不现实部分，通过引入其它资源，一些想法由不现实变为现实，然后继续对不现实部分进行分析，直到全部变为现实。因此通过这种反复迭代的办法，常常会给看似不可能的问题带来一种现实的解决方案。

 

第二篇：20xx哈工大继续教育电气专业心得体会

可再生资源系统中的电能变换与控制技术

学习心得体会

通过这段时间对可再生能源系统中的电能变换与控制技术的学习让我了解到，能源是人类经济及文化活动的动力来源。在20世纪的一次能源结构中， 主要是石油、天然气和煤炭等化石能源。经过人类数千年，特别是近百年的消费，这些化石能源己近枯竭。随着经济的发展、人口的增加和社会生活水平的提高，未来世界能源消费量将持续增长，世界上的化石能源消费总量总有一天将达到极限。此外，大量使用化石燃料已经为人类生存环境带来了严重的后果。目前由于大量使用矿物能源，全世界每天产生约1亿吨温室效应气体，己经造成极为严重的大气污染。如果不加控制，温室效应将融化两极的冰山，这可能使海平面上升几米，人类生活空间的四分之一将由此受到极大威胁。当前人类文明的高度发达与地球生存环境的快速恶化己经形成一对十分突出的矛盾。它向全世界能源工作者提出了严峻的命题和挑战。针对以上情况，开发利用可再生能源和各种绿色能源以实现可持续发展的能源结构是人类必须采取的措施，使以资源有限、污染严重的石化能源为主的能源结构将逐步转变为以资源无限、清洁干净的可再生能源为主的能源结构。

了解到几种主要的可再生能源发电系统：

1. 光伏发电系统

光伏发电系统可分为独立光伏发电系统和并网光伏发电系统。该系统由太阳能、光伏阵列、双向直流变换器、蓄电池或超级电容和并网逆变器构成。光伏阵列除保证负载的正常供电外，将多余电能通过双向直流变换器储存到蓄电池或超级电容中;当光伏阵列不足以提供负载所需的电能时，双向直流变换器反向工作向负载提供电能。

2. 风力发电系统

风力发电按照风轮发电机转速是否恒定分为定转速运行与可变速运行两种方式。按照发电机的结构区分，有异步发电机、同步发电机、永磁式发电机、无刷双馈发电机和开关磁阻发电机等机型。风力发电运行方式可分为独立运行、并网运行、与其它发电方式互补运行等。

3.燃料电池发电系统

燃料电池是一种将持续供给的燃料和氧化剂中的化学能连续不断地转化为电能的电化学装置。燃料电池发电最大的优势是高效、洁净，无污染、噪声低，模块结构、积木性强、不受卡诺循环限制，能量转换效率高，其效率可达40%-65%。燃料电池被称为是继水力、火力、核能之后第四代发电装置和替代内燃机的动力装置。

4.混合能源发电系统

利用风能资源和太阳能资源天然的互补性而构成的风力/太阳能混合发电系统，可以弥补因风能、太阳能资源间歇性不稳定所带来的可靠性低的缺陷，在一定程度上提供稳定可靠电能。

发电系统中都存在“变换器”和“逆变器”等环节，称之为电力电子变换装置。这些环节的功能是实现电能变换，即将由光伏电池、风力发电机、燃料电池等发电元件产生的电能变换成可以并入电网或直接供给用电设备的电能。

在电气工程领域，作为可再生能源应用的重要组成部分的电力电子变换装置的研究与开发也成为一个重要的研究课题，与之对应的技术就是可再生能源发电中的电力电子（电能变换）技术。电力电子技术作为可再生能源发电技术的关键，直接关系到可再生能源发电技术的发展。可再生能源经光伏电池、风力发电机、燃料电池等发电元件的能量转换而产生大小变化的直流电或频率变化的交流电，需要电力电子变换器将电能进行变换。在电能变换及并网（或独立供电）的系统控制过程中，涉及到诸多技术。典型的电能变换技术主要有整流技术、斩波技术和逆变技术；典型的控制技术主要是逆变器的并网控制技术。

上述技术中，电能形式的转换及控制是核心技术，而光伏发电和风力发电又是相对普遍和成熟的可再生能源发电系统。光伏发电系统的部分相应问题已在此前做过介绍，本专题重点讨论风力发电系统中的电力电子变换技术，主要内容包括：电能变换器的功能作用、电路结构和电气原理分析。

通过学习了解了在风力发电系统中的整流技术、逆变技术和斩波技术。

一. 风力发电系统中的整流技术：风力发电系统中，风能转换为电能馈送到电网上或者单独向负载供电，期间能流转换的本质是机械能到电能的转换，所涉及的变流（电能变换）技术主要有整流技术、斩波技术和逆变技术。在多数场合中，整个风力发电系统中包含上述三种技术中的一种或几种。

1. 不可控整流方案

在直接驱动型风力发电系统中，由于发电机出口电压的幅值和频率总在变化， 需要先通过整流电路将该交流信号变换成直流电，然后再经过逆变器变换为恒频恒 压的交流电连接到电网。但是在整流过程中，由于电力电子器件的作用使得发电机 侧功率因数变低并且电流谐波增大，给发电机正常运行带来了不利影响。然而，由于该种方案结构简单，可靠性高，成本低廉；同时，不可控整流模块的功率等级可以做到很大，技术瓶颈较小，因此在实际中仍得到了较为广泛的应用。

该系统前端采用不可控整流桥整流为直流，将风力发电机发出的变压变频的交流电转化为直流电，最后经过变流器环节将电流送人电网。该系统具有工作稳定，控制简单，成本低廉等优点，适合于中小功率场合。

2.多脉波不可控整流方案

不可控整流方案的缺点在于交流側谐波含量大，降低了系统的效率，给系统带来了不良影响。多脉波不可控整流技术可以显著降低交流侧的电流谐波，降低直流側的电压脉动，已经在电源、变频器等多种场合得到了广泛应用。

3.三相单管整流方案

不可控整流桥会向发电机注人大量的5次、7次、11次低频谐波，电流的畸变率很大，约为10.68%。大量的谐波电流会在发电机内部产生大量损耗，使发电机温度上升，缩短发电机寿命，系统效率降低^因此，如果能使发电机输出电 流正弦化，减少电流谐波，就能减少发电机损耗，增加系统效率。三相单管整流方案具有结构简单、控制容易、并联无需均流等特点，同时可以实现功率因数校正（Power Factor Coireclion， PFC)，因而受到广泛关注。该电路可以调节整流器输人端（即发电机输出端）的电流波形，减少谐波失真，提髙功率因数，进而减少发电机损耗，提高永磁发电机的有功功率输出能力。直驱系统为全功率变换系统，随着功率的逐步上升，就需要多个整流以及逆变环节并联运行。三相单管整流电路对直驱系统中的永磁同步发电机进行升压稳压以及功率因数校正，由于其电流源特性，并联时无需均流措施，应用前景看好

4. 基于晶闸管的逆变方案

系统中整流部分采用三相不可控整流，逆变器的开关管采用晶闸管，并在网侧并联电容器进行无功功率补偿。与自关断型开关管（如IGBT)相比，晶闸管技术成熟，成本低，功率等级高，可靠性高。在过去的几十年中，相控强迫换相变流器用于髙压直流输电系统和变速驱动系统中。早期的并网风力发电机组基本都是采用晶闸管变流技术。但是，品闸管变流器工作时需要吸收无功功率，并且在电网侧会产生很大的谐波电流，为了满足电网谐波的要求，必须对系统进行补偿。由于变速恒频风力发电机组输入功率变化范围很大， 因此补偿的无功功率变化范围也比较大。传统的投切电容方式不够灵活，系统需要电容量可调、响应快速的无功功率补偿装置。通过检测逆变器输人端电压、电流以及电网的电压值，可以计算出补偿系统的触发延迟角。晶闸管逆变器成本低，输人电网电流的谐波含量高，为了消除输入电网的谐波电流，可以加入补偿系统。补偿系统的控制比较复杂，但是容量比较大，这会增加系统成本。为了更好地消除谐波，可以采用多脉波晶闸管等方法，但是会使系统成本有所增加。

5.电压源型PWM逆变方案

电压源型PWM逆变方案是当前主要应用的逆变方案，该方案的拓扑如图4-2所示，采用的结构为三相全桥，开关器件为全控型开关器件，如IGBT、MOSFET等。

6.电流源型逆变方案

晶闸管具有成本低、功率等级高等优点，在早期的并网风力发电机组中使用较多；但是晶闸管变流器工作时需要吸收无功功率，并且会在电网侧产生很大的谐波电流，必须增加补偿系统对其进行谐波抑制和无功功率补，这将增加系统的成本和控制的复杂性。全控型器件构成逆变器，能够实现自换流，使输出谐波大大减小，可以省去补偿系统。不可控整流+电压源型逆变器的结构图。由不可控整流得到的直 流侧电压随输入而变化，通过全控型器件构成电压源型逆变器（VSI)，可以通过改变调制比来实现并网电压频率和幅值恒定；这种拓扑可以进一步提高开关频率，减小谐波污染，灵活调节输出到电网的有功功率和无功功率，从而调节永磁同步发电机（PMSG)的转速，使其具有最大风能捕获的功能；缺点是不能直接调节发电机电磁转矩，动态响应较慢，不可控整流会造成定子电流谐波含量较大，会增大发电机损耗和转矩脉动，并且当风速变化范围较大时，VSI

的电压调节作用有限。与VSI相比较，电流源型逆变器（CSI)容易实现能量的双向流动，由于直流侧存在大电感，抗电流冲击能力强，系统的可靠性更高，但是CSI容易受电网电压变化的影响，动态响应较慢，并且谐波问题较大，功率因数低。因此，综合成本、效率和动态响应等因素，电压源型逆变器具有更大的优势，目前在小型风力发电机组中使用较多。

7. 斩波技术实现的是直流到直流的变换，直接驱动型风力发电系统中，采用不可控整流方案的场合很多，此时发电机（通常采用永磁发电机）发出的三相电通过三相不可控整流桥整流后，再进行逆变然后并网发电。但由于同步发电机在低风速时输出电压较低，无法将能量回馈至电网，因此实用的电路往往在直流侧加人一个Boost升压电路，在低速时，由升压电路先将整流器输出的直流电压提升。采用此电路可使风力发电机组运行在非常宽的调速范围。Boost电路是风力发电系统中主要用到的斩波技术，其具有输人电流连续、拓扑结构简单、效率高等特点。Boost斩波器是常用的DC/DC升压斩波器。

通过本次培训，使我在可再生能源系统中的电能变换与控制技术的理论知识得到了拓展和提高，在以后的工作和实践中进一步深入学习和研究，并不断在实践中加以利用，为做好本职工作打好、打实理论基础。