最后，在中、大容量的风光互补发电系统中，逆变电源的输出应为失真度 较小的正弦波。这是由于在中、大容量系统中，若采用方波供电，则输出将含 有较多的谐波分量，高次谐波将产生附加损耗，许多风光互补发电系统的负载 为通信或仪表设备，这些设备对电网品质有较高的要求，当中、大容量的光伏 发电系统并网运行时，为避免与公共电网的电力污染，也要求逆变器输出正弦 波电流。逆变器将直流电转化为交流电，若直流电压较低，则通过交流变压器 升压，即得到标准交流电压和频率。对大容量的逆变器，由于直流母线电压较 高，交流输出一般不需要变压器升压即能达到 22V，在中、小容量的逆变器中， 由于直流电压较低，如 12V、24V，就必须设计升压电路。中、小容量逆变器一 般有推挽逆变电路、全桥逆变电路和高频升压逆变电路三种，推挽电路，将升 压变压器的中性插头接于正电源，两只功率管交替工作，输出得到交流电力， 由于功率晶体管共地边接，驱动及控制电路简单，另外由于变压器具有一定的 漏感，可限制短路电流，因而提高了电路的可靠性。其缺点是变压器利用率低， 带动感性负载的能力较差。全桥逆变电路克服了推挽电路的缺点，功率晶体管 调节输出脉冲宽度，输出交流电压的有效值即随之改变。由于该电路具有续流 回路，即使对感性负载，输出电压波形也不会畸变。该电路的缺点是上、下桥 臂的功率晶体管不共地，因此必须采用专门驱动电路或采用隔离电源。另外， 为防止上、下桥臂发生共同导通，必须设计先关断后导通电路，即必须设置死 区时间，其电路结构较复杂。具体的电路设计在下面章节中会详细说明。

风光互补发电系统结构

本设计研究的家用风力发电风光互补发电系统总体结构如图 2-3 所示，主 要是三部分组成，包括：发电部分，存储消耗电能的部分，控制部分。在这三 部分的组成中，主要研究对象是风力发电机、太阳能光伏电池板、蓄电池、风 光互补控制器与逆变器。

2。2 风力发电机组

风力发电机组属于风光互补发电系统中的产生电量较为关键的一个部分， 它是由风力机、传动机构以及发电机构成。它的运行过程大概是首先由风力机 将风能转换成机械能，机械能再由传动机构作用后传递给下一个部件，最后我 们所需要的电能就是由发电机将机械能转换而来。

2。2。1 风力机

目前市面上用于风光互补发电系统的风力机主要有两种类型，一个是水平 轴式的高速风力机，另一个是垂直轴式的达里厄（Darrieus）型风力机。考虑到 水平轴式的风力发电机的研究过程长、使用时间久，技术发展日趋成熟化，功 率可以实现从就是千瓦到几兆瓦的跨越，有很好的现实开发意义，所以在家用 小型风光互补发电系统中大多会使用水平轴式的。

2。2。2 风能计算

风能就是指空气流通时产生的动能，是大自然的隐藏着的能源，而风能的 大小取决于风的速度和空气的密度。风能不是凭空产生的，它是由于太阳对地 球的辐射使得空气流动。众所周知，风能的计算公式是

式中 为空气密度（kg/m2）,v 为风速（m/s）,t 为时间（s),S 为横截面积（m2）。

结合流体力学当中的理论知识帮助理解，设空气质量为 m，正在以速度为 v 的状 态向风电机吹来，则该空气自身具有的动能为

水平轴式的风力发电机旋转一圈所扫过的一个平面正好垂直于空气流迎风，设 该平面的面积为 S，单位时间内空气吹向风叶旋转扫过的平面上的体积为 V，则