目前主要文献均针对某一特定方法进行研究，缺乏对各种控制方法实际应用效果的系统化比较研究，采用实际控制平台进行实用性研究的则更少。
本文根据方法分类，选取最具代表性的干扰观测法、电导增量法、模糊控制法作为研究对象，分别建立控制模型，采用MATLAB/Simulink对系统主电路及控制系统进行整体仿真，并在实验平台上对各种方法分别进行实验研究。
1各典型控制方法实现原理
1.1干扰观测法的实现
干扰观测法的原理是先让光伏阵列工斗枣作在某一参考电压下，检测输出功率，在此工作电压基础上加一正向电压扰动量，检测输出功率变化。若输出功率增加，表明光伏阵列最大功率点电压高于当前工作点，需继续增加正向扰动若所测输出功率降低，则最大功率点电压低于当前工作点，需反向扰动工作点电压[425]。
1.2电导增量法的实现
电导增量法通过比较光伏阵列的电导增量和瞬间电导来改变控制信号。由光伏阵列特性曲线可知最大功率点处满足电空拍拆导条件：
其中，VPV和IPV分别为光伏阵列输出的电压和电流，PPV为光伏阵列输出的瞬时功率。根据判定结果调整参考电压即可实现控制。
1.3模糊控制法的实现
定义输出偏差E及其变化率CE作为模糊控制器的输入，将控制系统所需要的控制变化量以微分dD的形式从模糊控制器输出。若当前采样和上次采样数值分别用n和n-1来表示，则可定义模糊控制器输入变量ec(n)及其变化率Δec(n)的函数表达式为:
定义模糊控制规则为:若当前正向调节控制PWM占空比使输出功率增加，则继续正方向调整，反之则反方向调节，调节幅度由具体的模糊规则表和隶属度函数经模糊控制器输出决定。定义模糊集合:ZO=零PS=正小PB=正大NB=负大NS=负小。定义模糊函数F(ec(n)，Δec(n))的输入输出隶属度函数 E、CE、dD如图1所示。
对模糊控制器输出dD进行积分运算，即得控制所需的占空比D，输出作用于主电路开关器件。
2系统仿真
根据MPPT的控制方法，建立由光伏电池通过Buck电路对蓄电池进行最大功率充电的主电路模型，采用MATLAB/Simulink进贺败行仿真，模型中包括光伏电池模块、主电路模块和控制模块，其电气主电路模型如图2所示。
图1隶属度函数E、CE和dD定义
图2MATLAB/Simulink平台的电气主电路模型
控制部分根据传感器采样获得数据分别采用上述不同控制方法进行MPPT控制，最后输出开关器件的控制信号。仿真中，光伏电池模型额定功率为 300W，在0.025、0.03、0.035s不同时刻改变光照强度PU分别为700、800、900、1000W/m2，温度参数定为25℃。为便于比较，采样频率统一为5kHz，干扰观测法和电导增量法的电压参考值单步变化量均为0.1V，模糊控制则由控制算法自身判定。
干扰观测法控制的MPPT仿真输出曲线如图3所示，图3a为光伏电池PV输出的电压、电流曲线，图3b为最大功率点跟踪效果图，系统从光照强度为700W/m2曲线右侧启动，显示在光照强度剧烈变化下的跟踪过程。
仿真中，图3a电流波形上升沿较陡，说明能快速准确地进行MPPT跟踪图3a输出电压电流振荡明显，说明在最大功率附近反复调整图3b反映出MPPT运行点左右摆动较大。
图3干扰观测法控制下的MPPT仿真输出曲线
同理，电导增量法控制的MPPT仿真输出曲线如图4所示。
图4电导增量法控制下的MPPT仿真输出曲线
仿真中，图4a上升沿陡、超调量较小，体现系统动态响应较好图4b中MPPT运行点较为稳定，摆动幅度小，说明系统MPPT跟踪效果较为理想，动稳态精度均较高。模糊控制法MPPT仿真输出曲线如图5所示。
图5模糊控制法控制下的MPPT仿真输出曲线
仿真中，图5a电压电流波形输出均较平稳，说明系统稳态性能较好图5a中电流输出超调衰减较慢，体现动态响应不够灵活的缺点图5b体现MPPT运行点较为稳定。
3系统实验
实验平台由300W光伏阵列、蓄电池组、LEM霍尔电压电流传感器等组成。系统由传感器采样经调理电路转换后由TMS320F2812DSP根据采样数据和控制算法最终输出PWM控制脉冲控制开关器件，从而实现整个系统的控制。
实验中采用遮盖部分光伏电池并迅速移开的办法产生光照变化效果，测试各种方法在光照强度变化下的跟踪效果。
实验波形如图6所示。
图 6a波形上升沿和下降沿变化迅速，体现出干扰观测法跟踪速度较快的特点，但上升沿和下降沿均出现电流毛刺，为光照强度剧烈变化时出现的误判断引起，且稳态运行时输出电流波动范围较大图6b上升沿和下降沿均较为平滑，体现动态响应快、跟踪精度高的优点图6c中，当光照突然增大，电流增加迅速，但超调较大，说明动态响应精度不够，系统调节速度较慢，但电流波形波动较小，最后仍能回到初始值，说明稳态精度理想。
图6各种控制方法对应的MPPT实验波形
本系统所用组件开路电压85V左右，额定光照下最大功率点电压为72V左右，实验控制和经验值完全一致。
43种MPPT方法比较
对以上仿真和实验进行分析可以发现，干扰观测法能快速准确进行MPPT控制，但在最大功率点附近振荡运行，稳态输出波形有一定波动扰动步长设定无法兼顾跟踪精度和响应速度，选择不当甚至会出现电压失控现象，需进行多次尝试才能选定最佳步长在光照强度剧烈变化时会出现误判断。
电导增量法控制效果较理想，最大功率点附近较平稳，在光照强度变化剧烈的条件下也能快速跟踪，跟踪中无明显毛刺现象。但其算法实现时需要反复微分运算，计算量大，需要高速运算控制器，且对传感器精度要求较高，否则控制效果也不理想，出现扰动和振荡。本实验采用的控制器和传感器性能较高满足实验要求，故此问题未突显。
以模糊控制为代表的智能控制技术不需要精确研究光伏电池的具体特性和系统参数，系统控制设计灵活，稳态精度较高，控制系统鲁棒性强。但模糊控制在光伏系统MPPT控制应用中存在动态响应较慢、适应能力有限、特定条件下易振荡等固有问题模糊控制算法复杂，其模糊推理和解模糊过程需要完成大量浮点运算，控制系统实时性难以满足，实际应用中实现困难，采用 TMS320F2812定点DSP难以实现较高控制频率，高性能控制需要更高性能的控制器，如TMS320F28335、TMS320VC33等浮点运算控制器，但系统成本较高。
mppt是什么？
Maximum Power Point Tracking,最大功率点跟踪，指对光伏方阵表面温度变化和太阳辐照度变化而产生的输出电压与电流的变化进行跟踪控制，使得阵列一直保持在最大输出工作状态，以获得最大功率输出的自动调整行为。
如何衡量MPPT效率
MPPT渗透率。
太阳能板的特性曲线
在当前的环境条件下，太阳能板的最大输出功率为曲线的峰值。这是太阳能板达到最大的能量转换效率。由于能量守恒，太阳能板获得的光能为其输出的电能加上发热量。因此需要通过控制太阳能板的工作电压或者工作电流，让太阳能板工作在最大功率点。这种算法叫最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking）
MPPT-P&O算法
P&O中文名字是扰动-观察法。
从P-V曲线可见，可通过控制电压的方法让光伏电池达到最大功率点。算法的实现，依据了以下公式：
dp/du>0：U=U+ U
dp/du=0：U=Um
dp/du<0：U=U- U
当dP>dU时，工作点在最大功率点左边，需要增加工作电压。
当dP<dU时，工作点在最大功率点右边，需要减少工作电压。
当dP=dU时，达到最大功率点。
以下两个流程图摘自《独立式光伏发电系统最大功率点跟踪算法研究_张淼》。
从P-V曲线可知，在最大功率点左边，斜率较小。改变固定的电压，功率改变较小。而最大功率点右边，斜率较大。因此可以算法上，在最大铅激功率点左边，选择一个较大的电压步长；而在最大功率点右边，选择一个较小的电压步长。可加快跟踪效果。
综上所述，个人认为MPPT电路作为光伏电池的调节电路，其主要左右不是更改了太阳阵端的输出，而是更改了MPPT电路的输出。
光伏电池阵列与负载通过DC/DC 电路 连接，最大功率跟踪装置不断检测光伏阵列的斗盯电流电压变化，并根据其变化对DC/DC变换器的PWM驱动信号占空比进行调节。
对于线性电路来说，当负载 电阻 等于电源的内阻时，电源即有最大功率输出。虽然光伏电池和DC/DC转换电路都是强非线性的，然而在极短的时间内，可以认为是线性电路槐销袜。
因此，只要调节DC-DC转换电路的等效电阻使它始终等于光伏电池的内阻，就可以实现光伏电池的最大输出，也就实现了光伏电池的MPPT。
MPPT的算法
目前，光伏阵列的最大功率点跟踪（MPPT）技术，国内外已有了一定的研究，发展出各种控制方法常，常用的有一下几种：恒电压跟踪法（ConstantVoltageTracking简称CVT）、干扰观察法（PerturbationAndObservationmethod简称P&O）、增量电导法（IncrementalConductancemethod简称INC）、基于梯度变步长的电导增量法等等。（这些算法只能用在无遮挡的条件下）
1）单峰值功率输出的MPPT的算法
目前，在无遮挡条件下，光伏阵列的最大功率点跟踪（MPPT）的控制方法常用的有以下几种：
l恒电压跟踪法（ConstantVoltageTracking简称CVT）
l干扰观察法（PerturbationAndObservationmethod简称P&O）
l增量电导法（IncrementalConductancemethod简称INC）
l基于梯度变步长的电导增量法，等等。
2）多峰值功率输出MPPT算法
普通的最大功率跟踪算法，如扰动观测发和电导增量法在一片云彩的遮挡下就有可能失效，不能实现真正意义的最大功率跟踪。目前，国际上也有人提出了多峰值的MPPT算法，主要包含如下三种：
结合常规算法的复合MPPT算法
Fibonacci法
短路 电流脉冲法
光伏逆变器MPPT技术对系统发电量影响
在光伏系统中，逆变器的成本不到5%，却是发电效率的决定性因素之一，当组件等 配件 完全一致时，选择不同的逆变器，系统的总发电量有5%到10%的差别，这个差异的主要原因就是逆变器造成的。而MPPT效率是决定光伏逆变器发电量关键的因素，其重要性甚至超过光伏逆变器本身的效率，MPPT的效率等于硬件效率乘以软件效率，硬件效率主要由采样电路的精度，MPPT电压范围，MPPT路数来决定的，软件效率主要由控制算法来决定的。
最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking，简称MPPT）是光伏发电系统中的一项核心技术，它是指根据外界不同的环境温度、光照强度等特性来调节光伏阵列的输出功率，使得光伏阵列始终输出最大功率。
中国光伏市场的爆发，促进了光伏逆变器的发展，各种技术层出不穷。目前使用的有集中式逆变器，单级组串式逆变器，双级组串式逆变器，集散式逆变器，高频模块化逆变器，MPPT的技术也是多种多样。
1、MPPT采样电路精度
MPPT实现的方法有很多种，但不管用哪种方法，首先要 测量 组件功率的变化，再对变化做出反应。这其中最关键的 元器件 就是 电流传感器 ，它的测量精度和线性误差将直接决定硬件效率，电流传感器做得比较好的厂家有瑞士的LEM，美国的VAC，日本的田村等，有开环和闭环两种，开环的电流传感器一般是电压型，体积少，重量轻，无插入损耗，成本低，线性精度99%，总测量误差1%左右，闭环的电流传感器，频带范围宽，精度高，响应时间快，抗干扰能力强，线性精度99.9%，总测量误差0.4%。
天气剧烈变化时，使用闭环 传感器 有优势。
2、MPPT电压范围
逆变器的工作电压范围和逆变器的电气拓扑结构以及逆变器输出电压有关，组串式逆变器和集散式逆变器是双级电气拓扑结构，MPPT工作电压范围在250-850V之间，集中式逆变器是单级结构，输出电压有270V，315V，400V等规格，输入MPPT电压范围有450-850V，500-850V，570-850V等多种，还有一种单级结构的组串式逆变器，只有一级DC-AC逆变器，输出电压是400V，MPPT输入电压范畴是570-850V。从应用的角度来看，各有优势和缺点。
1）从逆变器角度上讲，输出电压越高的逆变器，相同功率等级，电流越低，效率也就越高。单级比双级结构简单，可靠性高，成本低，价格便宜。
2）从系统角度上讲，逆变器MPPT电压范围越宽，可以早启动，晚停机，发电时间长。
3）根据电压源串联原理，系统输出电压相加，电流不变。光伏组件串联后，输出电流是由最少的电池板来决定的，受到组件原材料，加工工艺，阴影，灰尘等影响，一块组件功率降低，这一串的组件功率都会降低，因此组件串联数目要尽量少，并联的数目尽量多，才能减少由于组件的一致性而带来的影响。
3、MPPT的路数
目前组串式逆变器，MPPT路数有1到5路不等，集中式逆变器一般是1路MPPT，集散式逆变器，把汇流箱和MPPT升压集成在一起，有多路MPPT，还有一种高频模块化逆变器，每一个模块有一路MPPT。
从解决失配的问题角度来说，MPPT数量越多越有利；从稳定性和效率上来说，MPPT的数量越少越好，因为MPPT数量越多系统成本越高，稳定性越差，损耗越多。因此需要结合实际地形需求选择合适的方案。从理论上讲，组件的不一致性要超过0.5%以上，才有使用的价值。
1）功能损耗：MPPT算法很多，有干扰观察法、增量电导法、电导增量法等等，不管是哪一种算法，都是通过持续不断改变直流电压，去判断阳光的强度变化，因此都会存在误差，比如说当电压实际正处于最佳工作点时，逆变器还是会尝试改变电压，来判断是不是最佳工作点，多一路MPPT，就会多一路损耗。
2）测量损耗：MPPT工作时，逆变器需要测量电流和电压。一般来说，电流越大，抗干扰能力就越大，误差就越少，2路MPPT比4路MPPT电流大1倍，误差就少一倍。如某公司50KW的逆变器，使用开环直流电流传感器HLSR20-P，电流为20A，误差为1%，当输入电流小于0.5A时，误差就经常发生，当输入电流小于0.2A时，就基本上不能工作了。
3）电路损耗：MPPT主电路有一个 电感 和一个 开关 管，在运行时也会产生损耗。一般来说，电流越大，电感量可以做得更小，损耗就越少。
下图是在两个不同的地方，选择不同MPPT逆变器，单极单路和双级多路，实际发电量的示意图，由图可以看出，在平地无遮挡光照好的地区，两种逆变器发电量相差不多，单极单路早晚发电时间短，要损失一部分电量，在由于本身损耗低效率高，当光照达到启动电压后，输出功率要比双级多路的要大，所以综合比较起来差不多。
在山地或者屋顶有遮挡光照条件一般的地区，双级多路MPPT的逆变器发电量高。这是因为在低电功率发电时间段时间较长，高功率发电时间较短。
总结：
逆变器MPPT技术的多样性，给电站设计带来了极大的便利。结合实际，科学设计，不同的地形，光照条件，选择不同的逆变器，降低电站成本，提高经济效益。山丘电站和屋顶电站，存在朝向不一致和局部遮挡的现象，且不同的山丘遮挡特性不一样，带来组件失配问题，建议选择多路MPPT，电压范围宽的双级结构的逆变器，可以增加早晚发电时间。平地无遮挡，光照条件好的地区，建议选择单路MPPT，单级结构的逆变器，可以提高系统可靠性，降低系统成本。
一、填空一次能源是指直接取自 自然界没有经过加工转换 的各种能量和资源。
二次能源是指 由一次能源经过加工转换以后得到 的能源产品。
终端能源是指供给 社会生产、非生产 和 生活中直接用于消费的各种能源。
典型的光伏发电系统由光伏阵列、蓄电池组、控制器、电力电子变换器和负载等组成。
光伏发电系统按电力系统终端供电模式分为 独立 和 并网 光伏发电系统。
风力发电系统是将风能转换为电能，由机械、电气和控制3大系统组合构成。
并网运行风力发电系统有恒速恒频和变速恒频两种运行方式。
风力机又称为风轮，主要有水平轴和垂直轴风力机。
风力同步发电机组并网方法有自动准同步并网和自同步并网。
风力异步发电机组并网方法有直接并网、降压并网和 晶闸管软并网。
风力发电的经济型指标主要有单位千瓦造价、单位千瓦时投资成本、财务内部收益率和财务净现值、投资回收期及投资源利用率。
太阳的主要组成气体为氢（约80%）和氦（约19%）。
太阳的结构从中心到边缘可分为核反应区、辐射区、对流区猜笑、太阳大气。
太阳能的转换与应用包括了太能能的太阳能的采集、转换、储存、传输和应用。
光伏发电是根据光生伏特效应原理，利用太阳电池 将太阳光能直接转化为电能。
光伏发电系统主要由太阳电池组件；充放电控制器、逆变器；蓄电池、蓄能元件及辅助发电设备3大部分组成。
太阳电池主要有单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池、非晶硅太阳电池、碲化镉太阳电池、铜铟硒太阳电池5种类型。
生物质能是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而储存在生物质内部的能量。
天然气是指地层内自然存在的以碳氢化合物为主体的可燃性气体。
燃气轮机装置主要由燃烧室、压气机、轮机装置3部分组成。
自然界中的水体在流动过程中产生的能量，称为水能，它包括位能、压能、动能3种形式。
22.水能的大小取决于两个因素：河流中水的流量和水从多高的地方留下来。
简答题
简述能源的分类？
答：固体燃料、液体燃料、气体燃料、水力、核能、电能、太阳能、生物质能、风能、海洋能、地热能、核聚变能。还可以分为：一次能源、二次能源、终端能源，可再生能源、非可再生能源，新能源、常规能源，商品能源、非商品能源。
什么是二次能源？
答：二次能源是指由一次能源经过加工转换以后得到的能源产品。
简述新能源及主要特征。
答：新能源是指技术上可行，经济上合理，环境和社会可以接受，能确保供应和替代常规化石能源的可持续发展能源体系。新能源的关键是准对传统能源利用方式的先进性和替代性。广义化的新能源体系主要包涵两个方面:1、新能源体系包括可再生能源和地热能，氢能，核能；2、新能源利用技术，包括高效利用能源，资源综合利用，替代能源，节能。
简述分布式能源及主要特征。
答：分布式能源定义为：发电系统能够在消费地点或很近的地方发电，并具有：①高效的利用发电产生的废能生产热和电；②现场端的可再生能源系统；③包括利用现场废气、废热以及多余压差来发电的能源循环利用系统。特征：高效性；环保性；能源利用的多样性；调峰作用；安全性和可靠性；减少国家输配电投资；解决边远地区供电。
简述风产生的原理。
答风是地球上的一种自然现象，是太阳能的一种转换形式，它由太阳辐射热和地球自转、公转和地表差异等原因引起的，大气是这种能源转换的媒介。地球表面被大气层所包围，当太阳辐射能穿越地球大气层照射到地球表面时，太阳将地表的空气加温，空气受热膨胀后变轻上升，热空气上升冷空气横向档启切入，由于地球表面各处受热不同，使大气产生温差形成气压梯度，从而引起大气的对流运动，风是大气对流运动的表现形式。
简述风力发电机组的分类。
答：从风轮轴的安装形式上：水平轴发电机组、垂直轴发电机组；按风力发电机的功率：微型、小型行兆如、中性、大型；按运行方式：独立运行、并网运行。
简述变速恒频风力发电系统的控制策略。
答：变速恒频风力发电系统的基本控制策略一般确定为：①低于额定风速时，跟踪最大风能利用系数，以获得最大能量；②高于额定风速时，跟踪最大功率，并保持输出功率稳定。
影响风力发电场发电量的因素主要有哪些？
答：影响发电量的因素主要有：①风电场的风能资源，包括风力机轮毂点的年平均风速、风速频率分布、主风向是否明显、空气密度等；②风电场风力发电机的排列应合理，应充分利用场地，减少风力机之间的影响，使整个风电场的发电量达到最优；③发电机的选型，应根据风资源情况选择合适类型的风力发电机；④风力发电场的运行管理水平。
简述光伏发电系统的孤岛效应。
答：当分散的电源如光伏发电系统从原有的电网中断开后，虽然输电线路已经断开，但逆变器仍在运行，逆变器失去了并网赖以参考的公共电网电压，这种情况称之为孤岛效应。
简述光伏发电系统的最大功率点跟踪控制。
答：最大功率点跟踪控制（MPPT）是实时检测光伏阵列的输出功率，采用一定的控制算法预测当前工作状态下光伏阵列可能的最大功率输出，通过改变当前的阻抗来满足最大功率输出的要求，使光伏系统可以运行于最佳工作状态。
生物质能通常包括哪六个方面？
答：1、木材及森林废弃物；2、农作物及其废弃物；3、水生植物；4、油料植物；5、城市和工业有机废弃物；6、动物粪便。
利用生物质能主要有哪几种方法？
答：1、直接燃烧方式；2、物化转换方式；3、生化转换方式；4、植物油利用方式。
简述我国发展和利用生物质能源的意义。
答：1、拓宽农业服务领域、增加农民收入；2、缓解我国能源短缺、保证能源安全；3、治理有机废弃物污染、保护生态环境；4、广泛应用生物技术、发展基因工程。
简述我国生物质能应用技术主要哪几个方面发展？
答：1、高校直接燃烧技术和设备；2、薪材集约化综合开发利用；3、生物质能的液化、气化等新技术开发利用；4、城市生活垃圾的开发利用；5、能源植物的开发。
简述燃气轮机的工作原理。
答：压气机将空气压缩后送入燃烧室，再跟燃料混合后燃烧，产生大量的高温高压气体，高温高压燃气被送入封闭的轮机装置内，并膨胀，推动叶片使机轴转动。
小型燃气轮机发电的主要形式有哪几种？
答：1、简单循环发电；2、前置循环热电联产或发电；3、联合循环发电或热电联产；4、整体化循环；5、核燃联合循环；6、燃机辅助循环；7、燃起烟气联合循环；8、燃气热泵联合循环；9、燃料电池——燃气轮机联合循环。
我国水力资源有哪些特点？
答：1、水力资源总量较多，但开发利用率低；2、水力资源地区分布不均，与经济发展不匹配；3、大多数河流年内、年际径流分布不均；4、水力资源主要集中于大江大河，有利于集中开发和规模外送。
典型的水电站主要由哪几部分组成？
答：水工建筑物；水轮发电机组；厂房；变电所；输电线。
1、分析双馈异步发电机变速恒频风力发电系统的工作原理。
答：工作原理可概括：发电机的定子直接连接在电网上，转子绕组通过集电环经AC-AC或AC-DC-AC变频器与电网相连，通过控制转子电流的频率、幅值、相位和相序实现变速恒频控制。为了实现变速，当风速变化时，通过转速反馈系统控制发电机的电磁转矩。使发电机转子转速跟踪风速的变化，以获得最大风能。为实现恒频输出，当转子的转速为n时，因定子电流的频率f1=pn/60±f2，由变频器控制转子电流的频率f2，以维持f1恒定。当发电机转子转速低于同步速时，发电机运行在亚同步状态，此时定子向电网供电，同时电网通过变频器向向转子供电，提供交流励磁电流；当发电机转子转速高于同步速时，发电机运行在超同步状态，定，转子同时向电网供电；当转子转速等于同步转速时，发电机运行在同步状态，f2=0，变频器向转子提供直流励磁，定子向电网供电，相当于一台同步发电机。
2、从广义化概念讲，新能源利用主要包括哪3个方面的内容？
答：1）综合利用能源。以提高能源利用效率和技能为目标，加快转变经济增长方式。2）替代能源。以发展煤炭洁净燃烧技术和煤制油产业为目标，降低对石油进口的依赖。3）新能源转换。大力发展以可再生能源为主的新能源利用体系，调整、优化能源结构。
分析笼型异步发电机变速恒频风力发电系统的工作原理。
答：其定子绕组通过AC—DC—AC变频器与电网相连，变速恒频策略在定子电路中实现。当风速变化时，发电机的转子转速和发电机发出的电能的频率随着风速的变化而变化，通过定子绕组和电网之间的变频器将频率变化的电能转换为与电网频率相同的电能。
分析同步发电机的变速恒频风力发电系统的工作原理。（图3-44）、
答：为了解决风力发电机中的转子转速和电网频率之间的刚性耦合问题，在同步发电机和电网之间加入AC—DC—AC变频器，可以使风力发电机工作在不同的转速下，省去调速装置。而且可通过控制变频器中的电流或转子中的励磁电流来控制电磁转矩，以实现对风力机转速的控制，减小传动系统的应力，使之达到最佳运行状态。其中Pw为风力机的输入功率；Pa为发电机的输入功率；If为励磁电流。
分析无刷双馈异步发电机的变速恒频风力发电系统的工作原理。
答：磁场调制型无刷双馈异步发电机的定子中的功率绕组直接与电网相连，控制绕组通过变频器与电网相连。图中P*和Q*分别为有功功率和无功功率的给定值；功率控制器根据功率给定与反馈值及频率检测信号按一定的控制规则输出频率和电流的控制信号。无刷双馈发电机的转子的转速随风速的变化而变化，以保证系统运行在最佳工况下，提高风能转化的效率。当发电机的转速变化时，由变频器来改变控制绕组的频率，以使发电机的输出频率与电网一致。
试分析大功率点跟踪控制（MPPT）的控制算法中扰动观察法的寻优过程，画出其控制流程。
答：根据光伏阵列工作时不间断地检测电压扰动量，即根据输出电压的脉动增量（±△U）的输出规律，测得阵列当前的输出功率Pd，而被储存的前一时刻输出功率被记忆为Pj，若Pd>Pj，则U=U+△U；若Pd<Pj，则U=U-△U。
试分析大功率点跟踪控制（MPPT）的控制算法中增量电导法的实现过程。
答：由光伏阵列的P-U曲线可知，当输出功率P为最大时，即Pmax处的斜率为零，可得，整理可得，即为光伏阵列达到最大功率点的条件，即当输出电压的变化率等于输出瞬态电导的负值时，光伏阵列即工作于最大功率点。增量电导法就是通过比较光伏阵列的电导增量和瞬间电导来改变控制信号，需要对光伏阵列的电压和电流进行采样。Un,In为检测到光伏阵列当前电压、电流值，Ub,Ib为上一控制周期的采样值。程序读进新值后先计算其与旧值之差，在判断电压差是否为零；若不为零，在判断式是否成立，若成立则表示功率曲线率为零，达到最大功率点；若电导变化量大于负电导值，则表示功率曲线斜率为正，Ur值将增加；反之Ur将减少。再来讨论电压差值为零的情况，这时可以暂不处理Ur，进行下一个周期的检测，直到检测到电压差值不为零。
下图（图5-4）所示为沼气内燃机发电系统的典型工艺流程，试分析此工艺流程。
答：构成沼气发电系统的主要设备有沼气发电机组、消化池粗气罐、供气泵、沼气锅炉、发电机和热回收装置。沼气经脱硫器由贮气罐供给燃气发电机组，从而驱动与沼气内燃机相连接的发电机而产生电力。沼气发电机组排出的冷却水和废气中的热量通过热回收装置进行回收后，作为沼气发生器的加温热源。从废水处理厂出来的污泥进入一次消化槽和二次消化槽，在消化槽中产生的沼气首先经脱硫器进入球形贮气罐，然后由此输送入沼气发电装置中。作为发电机组燃料的沼气中甲烷的含量必须高于50%，不必要进行二氧化碳的脱除，因为少量二氧化碳对发电机组有利，使其工作平稳，减少废气中有毒物的含量。从发电装置出来的废沼气进入热交换器中，将热量释放出来，用来加热进行厌氧发酵的污泥，从而提高沼气的发生率。
9、画出垃圾焚烧发电控制的系统框图，并分析其工作原理。
答：控制系统中的总协调控制器需要对垃圾焚烧全过程进行控制，包括控制方式的确定，并将逆变器控制的方式下达逆变控制器，将燃烧状态和要求下达燃烧控制器，起到整体的协调作用。逆变控制器采集公司电网的电压和相位等信号，并控制三相SPWM逆变器，实现同步并网，将发动机所发出的交变电能换成与电网同频率、同相位的交流电后，通过逆变匹配变压器输送到公共供电网络。而燃烧控制器采集相关的垃圾焚烧炉的温度、锅炉温度与压力、蒸汽轮机的转速及工作状态，并控制焚烧炉排的进给速度，保持焚烧系统的稳定。
下图（图6-4）所示为微型燃气发电机组控制与电源变换系统的总体结构，试分析介绍其系统组成和工作原理。
答：系统主要由微型燃机、燃料增压泵、中频发电机、大功率变频电源、蓄电池、双向DC--AC变换器、三相输出隔离变压器、自动控制系统和人机监控 *** 作界面等环节构成。
原理：在开机启动阶段，先断开断路器K2、 使用户负载与逆变电源变压器一次侧隔离，闭合断路器K1，将100kw三相DC--AC变换器的输出和发动机相连，利用DC--AC变换器将蓄电池的直流电逆变成三相中频交流电启动中频发电机，此时发动机工作在电动状态，驱动微型燃机涡轮起动；100kw的三相主AC--DC变换器采用晶闸管可控整流模式，起动时控制系统将晶闸管触发延迟角a推到1800 ，使晶闸管处于截止状态，100kw三相AC--DC变换器停止变换，蓄电池通过双向DC--AC变换器向100kw三相DC--AC变换器提供直流电源，由变换器把直流电逆变为0~500Hz、400V的交流电，驱动发动机工作于电动运行模式，带动微型燃机软起动。起动结束后K1断开，发动机从电动状态变为发电状态，输出500~1200Hz、400~900V的三相中频交流电至100kw三相DC--AC变换器；经AC--DC变换器可控整流为幅值恒定的直流电源，再经电容滤波后，由100kw三相主DC--AC变换器将直流电压逆变换为50Hz、400V的工频电源；待完成起动系统稳定工作后，K2闭合，主DC--AC逆变器通过三相隔离变压器将50Hz、400V的工频电能提供给用户负载或并入公共电网；此后，双向DC--AC变换器从直流母线获取电能向蓄电池充电，蓄电池由放电转为充电蓄能状态，为下次起动储备能量。
试分析潮汐能发电原理（图8-1）。
答：潮汐发电是利用潮差来推动水轮机转动，再由水轮机带动发动机发电。潮汐发电必须选择有利的海岸地形，修建潮汐水库，涨潮时蓄水，落潮时利用其势能发电。
阐述电力系统中无功补偿的作用及常用方法。
答：作用：1) 减少电力损失 一般工厂动力配线依据不同的线路及负载情况，其电力损耗约2%～3%左右，使用无功功率补偿后提高了功率因数，总电流降低，可降低供电端与用电端的电力损失。(2) 改善供电品质 提高功率因数，减少负载总电流及电压降，提高供电设备容量的利用率。
(3) 延长设备寿命 改善功率因数后线路总电流减少，使接近或已经饱和的变压器、开关等机器设备和线路容量负荷降低，因此可以降低温升增加寿命。
方法：低压个别补偿：根据个别用电设备对无功功率的需要量将单台或多台低压无功补偿设备分散地与用电设备并接，它与用电设备共用一套断路器；低压集中补偿：是指将低压无功补偿设备通过低压开关接在配电变压器低压母线侧，以无功补偿投切装置作为控制保护装置，根据低压母线上的无功负载而直接控制无功补偿设备的投切；高压集中补偿:是指无功补偿设备直接装在变电所6~10kv高压母线上的补偿方式。
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